专利名称：码分多址移动通信系统及其传输功率控制方法
技术领域：
本发明涉及一种使用CDMA(码分多址)方案的移动通信系统及其传输功率控制方法。具体地说，本发明涉及一种在基站发射单元出现故障并使功率传输减小的情况中所使用的传输功率控制系统和方法。
近年来，随着电子通信技术的进步，移动通信系统(如车载电话和便携式电话)正在迅速发展。与此同时，移动通信方案也从TDMA(时分多址)转向CDMA。
采用CDMA方案的蜂窝式移动通信系统通常具有以下优点。
1)该系统对干扰(如无线电干扰或扰动)具有高抵抗能力。
2)因为其功率谱密度较低，所以该系统很少与另一个系统互相干扰。
3)因为其功率谱密度较低，所以该系统在安全方面也十分优秀。
4)该系统能够利用扩频码实现充分的隐私保护。
5)使用不同的扩频码使得该系统能够进行多路访问。
6)该系统可以进行超负荷通信。
但是，这种系统不仅具有上述优点，而且还具有一些问题。其中之一就是干扰问题。一个典型的干扰问题就是近一远问题。近一远问题是这样一种现象，即，在基站和远处的所要的移动台进行通信期间，基站附近的另一个干扰移动台会对正在进行通信的所需移动台产生较大的干扰。这种干扰问题不仅限于CDMA系统。在传统的移动通信系统中，该问题被称作信道间干扰(单信道干扰/邻近信道干扰)。但这种问题在CDMA系统中尤为突出，因为在CDMA系统中有多个移动台共享一个单一频率。
为了解决干扰问题，在一种使用CDMA方案的移动通信系统中含有各种传输功率控制装置以用来减少干扰量。传输功率控制包括从移动台到基站的反向链路(上行链路)传输功率控制以及从基站到移动台的正向链路(下行链路)传输功率控制。
接下来将对基于TIA/EIA(电信工业协会/电子工业协会)IS-95标准的反向链路传输功率控制进行说明。反向链路传输功率控制中的接收质量测量是由基站的接收部分来完成的。就是说，基站对移动台所发出的无线电信号的接收质量进行测量，如果测得的接收质量超过了一个预定的门限值，则基站将利用一个功率控制比特来指示移动台减少其传输功率。如果接收质量小于该预定门限值，则基站将利用一个功率控制比特来指示移动台增加其传输功率。这种反向链路传输功率控制被称为闭环传输功率控制方案。
但是，传统的反向链路传输功率控制方案具有以下问题。如图4所示，在传统方案中，处于待机状态的移动台与基站具有完全同步化捕获，并且在执行控制信道传输/接收(如对邻近区域中的场测量以及根据位置变化进行的位置登记)时被置于空闲状态(步骤S11)。处于这种状态的移动台已经在开机时接收到基站所发出的与此移动台有关的系统参数并将这些参数保存起来。
与移动台有关的系统参数是多个常数，它们定义了该移动台在移动通信系统中的系统条件，并且已在包含基站在内的整个系统的设计工作中被预先确定。这些与移动台有关的系统参数和与基站有关的系统参数被一起保存在基站当中。每当一个新的移动台被激活，与该移动台有关的系统参数就会经由一个控制信道被从基站发送给该移动台。
假设基站的发射单元(TX)出现故障，使得基站的正向链路传输功率低于一个预定的稳定传输输出(步骤S12)，并且在此之后，处于待机状态的移动台开始始发或终接操作。
对于正在开始始发或终接操作的移动台上的反向链路控制信道来说，由于闭环传输功率控制操作未被激活，所以由移动台执行的传输功率控制操作将被激活。在由移动台所执行的传输功率控制的基本操作中，在移动台的附近(此处，移动台正向链路控制信道的接收场强较高)，移动台的反向链路传输功率被设置成较低以用来减少基站上的反向链路干扰量。另一方面，在一个距基站较远的点上(此处，移动台正向链路控制信道的接收场强较低)，移动台的反向链路传输功率被设置成较高以用来保证通话质量。
因此，正在开始始发或终接操作的移动台上的反向链路控制信道的传输功率值将被设置成是一个与从基站发出的正向链路控制信道的接收场强成反比的可变数值和一个基于与该移动台有关的系统参数的传输功率初始常数的固定值的总和(步骤S13)。所设定的反向链路传输功率被发射到移动台与基站之间的控制信道(步骤S14)。
就是说，正向链路控制信道的接收场强值随着基站传输功率的减小而减小，并且移动台上反向链路控制信道的传输功率值与上述接收场强成反比增加。因此，对基站和邻近基站的干扰量也会相应增加。
如果通信转移到业务信道(TCH)以执行实际的话音通信，则闭环传输功率控制处理将被启动，并且反向链路传输功率被控制在一个适当的值上(步骤S15和S16)。
如上所述，当基站的传输功率急剧减小时，正向链路控制信道的接收场强值也将急剧下降，这样，在移动台服务区域内处于待机状态的移动台将即刻错误地认为它已远离基站。因此，在开始始发或终接操作时，移动台将在反向链路控制信道中发射出超过该适当值的传输功率。
本发明的一个目的是提供一种CDMA移动通信系统及其传输功率控制方法，它能够在移动台发射单元出现故障而使传输功率减少时减低一个基站或邻近基站上的干扰量。
为了实现上述目的，根据本发明，它所提供的一种CDMA(码分多址)移动通信系统包括基站和通过反向链路及正向链路控制信道以无线电方式与基站相连的移动台。基站包括监视装置，它用于对辐射向移动台的正向链路传输功率值进行监视；计算装置，它用于在正向链路传输功率值小于预定稳定输出值时计算移动台的系统参数信息，此信息对应于减小了的正向链路传输功率值；以及通告装置，它用于将从计算装置输出的移动台的系统参数信息通知给移动台。移动台包括传输功率控制装置，当处于待机状态中的移动台开始对基站进行始发/终接操作时，该装置能够根据从基站发出的正向链路控制信道的接收场强值以及从基站发出的移动台系统参数信息所获取的数值，对从移动台发出的反向链路控制信道的传输功率值进行控制。
图1是根据本发明一个实施例的CDMA移动通信系统的框图；图2是由图1所示CDMA移动通信系统执行的传输功率控制操作的流程图；图3用于解释当闭环传输功率控制操作未被激活时，确定移动台上反向链路控制信道传输功率的算法；图4是传统传输功率控制操作的流程图。
以下将参考附图对本发明进行详细说明。
图1显示出了根据本发明一个实施例的一种CDMA移动通信系统的系统结构。如图1所示，基站控制单元7通过由租用专线形成的有线传输线路6与基站5相连。基站5通过无线电信道3与移动台1相连。无线电信道3包括从移动台1到基站5的反向链路无线电信道3b和从基站5到移动台1的正向链路无线电信道3a。
基站5的上行链路单元30由接收部分(RX)10和解码部分11构成。接收部分(RX)10能够通过天线4和混合电路(H)29接收从移动台1发出的反向链路无线信号并对信号进行解调，而解码部分11则可将经接收部分10解调的信号解码成反向链路话音帧信号。一个作为经解码部分11解码的信号的接收质量的接收值Eb/No’(每比特的能量/每Hz的噪声量)被发送至功率控制比特生成部分12。功率控制比特生成部分12将此接收值Eb/No’与一个内部生成的参考值Eb/No进行比较，并且产生一个功率控制比特以用于控制移动台1的反向链路传输功率。经解码部分11解码的反向链路话音帧信号被发送给基站控制单元7。
基站5的下行链路单元31由以下部分构成编码部分14，它用于对从基站控制单元7发出的正向链路话音帧信号进行编码；发射部分(TX)13，它能够对经编码部分14编码的信号进行调制，然后通过混合电路29和天线4将此信号发射出去；传输功率控制部分16，它能够根据从基站控制单元7发出的场强信息和参考值Ec/Io(信号与干扰波的功率比)，计算并适当地改变正向链路传输功率；检测部分19，它用于对由定向耦合器15拾取的少量传输无线电波进行检测，上述定向耦合器15被置于用来连接天线4与发射部分13的输出端的电缆线的中部；CPU(中央处理器)18，它用于监视基站5的正向链路传输功率，并能通过对检测部分19的检测输出进行运算处理来控制整个基站；以及存储部分17，它用于保存各类控制程序、控制数据以及作为与基站5和移动台1的操作有关的定义数值的系统参数。
CPU18具有两个功能块功率监视部分18a，它可根据检测部分19的输出来监视辐射向移动台1的正向链路传输功率值；以及参数计算部分18b，它用于在正向链路传输功率值小于预定稳定输出值时，计算与减小的正向链路传输功率值相对应的移动台1的传输功率初始常数(系统参数)。
移动台1的下行链路单元33由以下部分组成接收部分(RX)20，它可通过天线2和混合电路32接收从基站5发出的正向链路无线信号并能对该信号进行解调；解码部分21，它可将经接收部分20解调的信号解码成正向链路话音帧信号；话音帧信号合成部分22，它用于根据正向链路话音帧信号内的话音数据信号质量信息执行加权合成；以及话音编码部分26，它能够将正向链路话音帧信号中的话音数据转换成正向链路话音信号。
移动台1的上行链路单元34由以下部分组成话音编码部分26，其将反向链路话音信号转换成反向链路话音帧信号中的话音数据；编码部分24，其用于对反向链路话音帧信号进行编码；发射部分(TX)23，对经编码部分24编码的信号进行调制，然后通过混合电路32和天线2将调制后的信号发射出去；传输功率控制部分25，其根据基站5所发出的信息来控制传输功率CPU28，其从话音帧信号合成部分22中提取出基站5所发出的与移动台1有关的系统参数，并对整个移动台进行控制；以及存储部分27，其保存各类控制程序、控制数据、以及被提取出的系统参数。
当移动台1处于待机状态时，传输功率控制部分25将利用一个根据基站5发出的正向链路控制信道3a的接收场强值以及由基站5发出的移动台1的系统参数而获取的数值来控制移动台1发出的反向链路控制信道3b的传输功率值，这将在后面得到说明。当移动台1因始发或终接操作而处于繁忙状态时，传输功率控制部分25将根据从基站5发出的一个功率控制比特来执行闭环传输功率控制。
以下将参考图2对具有上述结构的系统的传输功率控制操作进行说明。
如图2所示，处于待机状态的移动台1已经捕捉到与基站5的同步，并且在执行控制信道传输/接收(如对邻近区域中的场的测量以及根据位置变化进行的位置登记)时被置于空闲状态中(步骤S1)。处于这种状态的移动台1在开机时已经接收到基站5所发出的与此移动台有关的系统参数，并将这些参数保存在存储部分27当中。
当基站5的发射单元(TX)13出现故障时，基站5的正向链路传输功率将变得低于一个预定的稳定传输输出(步骤S2)。这个减小了的传输功率值将被检测部分19通过定向耦合器15提取出来并被输入到CPU18之中。CPU18的功率监视部分18a对预定的稳定传输功率值与从检测部分19发送的减小了的传输功率值进行比较，从而检测出传输功率的减小。参数计算部分18b将根据此减小了的传输功率值重新计算出与移动台1有关的系统参数的传输功率初始常数(步骤S3)。重新计算出来的传输功率初始常数被更新并被保存在存储部分17内，同时它还被编码部分14进行编码，然后被发送给发射单元13。
新计算出来的移动台1的传输功率初始常数与减小了的基站传输功率值成正比地减小。基站5的发射单元13通过利用正向链路控制信道3a将减小了的传输功率初始常数(系统参数信息)发射给处于待机状态的移动台1(步骤S4)。从基站5发射出的新的传输功率初始常数通过下行链路单元33被输入至CPU28中，并被保存在移动台1的存储部分27内。
接下来将参考图3对当闭环传输功率控制操作未被激活(处于待机状态)时确定移动台1上反向链路控制信道3b的传输功率的算法进行说明。
如图3所示，基站5以传输功率TXb发射正向链路控制信道3a。在这种情况下，移动台1将以减去传播损失L(dB)之后的接收场强RXb来接收正向链路控制信道3a的信息。已经以接收场强RXb接收到正向链路控制信道3a的信息的移动台1将向基站5发射反向链路控制信道3b。此时，反向链路控制信道3b的传输功率TXm被确定为是与接收场强RXb成反比的变量值-RXb和传送给移动台1并被预先保存在存储部分27内的系统参数的传输功率初始常数值(固定值)A的总和，即，传输功率TXm由以下公式给出TXm=-RXb+A…(1)以上说明了当闭环传输功率控制操作未被激活时用于确定移动台1上反向链路控制信道3b的传输功率的算法。这种传输功率确定算法是根据CPU28的输出而由传输功率控制部分25来执行的。公式(1)本身的计算可由CPU28完成。
参考图2，处于待机状态的移动台1开始始发或终接操作。此时，对移动台1上反向链路控制信道3b的闭环传输功率控制操作尚未被激活。因此，其反向链路传输功率将根据公式(1)所表示的算法而被设定(步骤S5)，并且反向链路控制信道3b被以新设定的传输功率辐射出去(步骤S6)。
就是说，与基站5所发出的正向链路控制信道3a的接收场强成反比的变量值随着基站5发出的传输功率的减小而增加。但是，从基站5传送给移动台1的新的传输功率初始常数值随着基站5所发出的减小了的传输功率被设定成较小。因此，移动台1上反向链路控制信道3b的最终传输功率值并未增加，而且基站5出现故障以前的传输功率也得到保持。结果，基站5和邻近基站5上的干扰量将不会增加，而且移动台1上反向链路控制信道3b的传输功率也得到了适当的控制。
如果通信转移到业务信道(TCH)以执行实际的语音通信，则闭环传输功率控制处理将被启动，并且反向链路传输功率被控制在一个适当的值(步骤S6和S7)。
当基站5的发射单元(TX)13的故障得到修复、并且基站5的正向链路传输功率被恢复时，移动台1的传输功率初始常数(系统参数)也将根据上述过程而得到恢复。
在上述实施例中，基站将减小了的传输功率初始常数值(绝对值)通知给移动台。但是，基站也可在其传输功率减小之前，计算出作为与最初的传输功率初始常数之间的差异的传输功率校正值，并将其发射给移动台。
在这种情况下，可以用其它方法来代替根据基站发出的正向链路控制信道的接收场强值以及接收到的传输功率初始常数值而获取的数值来确定反向链路控制信道的传输功率值的方法，即，可以根据基站发出的正向链路控制信道的接收场强值以及作为与在基站的传输功率减小之前的初始的传输功率初始常数之间的差异的传输功率校正值而获取的数值来确定反向链路控制信道的传输功率值。
如上所述，根据本发明，当基站的发射单元出现故障并且基站的正向链路传输功率变得小于预定的稳定传输功率时，根据减小了的基站传输功率值而计算出来的一个新的移动台传输功率初始常数(系统参数)或一个传输功率校正值将被从基站传送给在基站服务区域内处于待机状态的移动台，这样就可以使正在始发或终接操作的移动台上的反向链路控制信道的传输功率被减低值一个适当的值，并且也可使基站或邻近基站上的干扰量得到减小。
权利要求
1．一种码分多址移动通信系统，包括基站(5)和通过反向链路及正向链路控制信道(3a,3b)以无线电方式与所述基站相连的移动台(1)，该系统的特征在于所述基站包括监视装置(18a,19)，用于对辐射向所述移动台的正向链路传输功率值进行监视；计算装置(18b)，用于在正向链路传输功率值小于预定稳定输出值时计算出所述移动台的系统参数信息，此信息对应于减小了的正向链路传输功率值；以及通告装置(13)，用于将从所述计算装置输出的所述移动台的系统参数信息通知给移动台，所述移动台包括传输功率控制装置(25,28)，当处于待机状态中的所述移动台开始对所述基站进行始发/终接操作时，该装置根据从所述基站发出的正向链路控制信道的接收场强值以及从所述基站发出的移动台系统参数信息所获取的数值，对从所述移动台发出的反向链路控制信道的传输功率值进行控制。
2．如权利要求1所述的系统，其特征在于所述移动台的系统参数信息是代表传输功率绝对值的传输功率初始常数值。
3．如权利要求1所述的系统，其特征在于所述移动台的系统参数信息是代表与所述基站中设定的传输功率初始常数之间差异的传输功率校正值。
4．如权利要求1所述的系统，其特征在于所述基站包括第一存储装置(17)，用于预先保存与所述基站和移动台有关的系统参数信息，而且当所述移动台处于待机状态时，所述通告装置将保存在所述第一存储装置中的与所述移动台有关的系统参数信息通知给所述移动台。
5．如权利要求4所述的系统，其特征在于所述第一存储装置更新和保存所述计算装置所计算出的与所述移动台有关的系统参数信息。
6．如权利要求4所述的系统，其特征在于所述移动台包括第二存储装置(27)，用于保存从所述基站发出的与所述移动台有关的系统参数信息。
7．如权利要求1所述的系统，其特征在于所述传输功率控制装置根据以下公式来确定反向链路控制信道的传输功率TXmTXm=-RXb+A其中，-RXb是与接收场强成反比的变量值，而A则是从所述基站发出的作为所述移动台的系统参数信息的传输功率初始常数值。
8．一种移动通信系统的传输功率控制方法，用于通过利用码分多址方案执行移动台(1)与基站(5)之间的无线电通信，所述方法包括以下步骤对辐射向移动台的正向链路传输功率值进行监视；当正向链路传输功率值小于预定稳定输出值时，计算出所述移动台的系统参数信息，此信息对应于减小了的正向链路传输功率值；以及当处于待机状态中的移动台开始对基站进行始发/终接操作时，根据从基站发出的正向链路控制信道的接收场强值以及计算出来的移动台的系统参数信息所获取的数值，确定移动台所发出的反向链路控制信道的传输功率值。
9．如权利要求8所述的方法，其特征在于移动台的所述系统参数信息是代表传输功率绝对值的传输功率初始常数值。
10．如权利要求8所述的方法，其特征在于移动台的所述系统参数信息是代表与所述基站中设定的传输功率初始常数之间差异的传输功率校正值。
11．如权利要求8所述的方法，其特征在于所述确定步骤包括根据以下公式来确定反向链路控制信道的传输功率TXm的步骤TXm=-RXb+A其中，-RXb是与接收场强成反比的变量值，而A则是从所述基站发出的作为所述移动台的系统参数信息的传输功率初始常数值。
全文摘要
一种CDMA移动通信系统,包括基站和移动台。基站包括:监视部分、计算部分和通告部分。监视部分可对辐射向移动台的正向链路传输功率值进行监视。当正向链路传输功率值小于一预定稳定输出值时,计算部分可计算出移动台的系统参数信息,此信息对应于减小了的正向链路传输功率值。通告部分则可将移动台的系统参数信息通知给移动台。移动台包括一个传输功率控制部分。还公开了一种用于上述系统的传输功率控制方法。
文档编号H04J13/00GK1321015SQ0111538
公开日2001年11月7日 申请日期2001年4月25日 优先权日2000年4月25日
发明者松木徹 申请人:日本电气株式会社