专利名称：无线电通信设备和无线电通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在通过具有相同频率的发射-接收分时通信的TDD(时分双工)发射(transmission)中进行发射功率控制的无线电通信设备和无线电通信系统。
有一种CDMA(码分多址)系统，它可用作许多通信电台使用所分配的特定频带而进行相互通信的多址联接。CDMA是扩展频谱通信中的一种。
在扩展频谱通信中，发射节点把信息调制数据与所谓的扩展码(它是一种速率比信息数据快的代码)相乘并通过把扩展码扩展到宽的频带来发射该扩展数据，而接收节点在与发射一侧相同的时间把接收扩展数据与相同的扩展码相乘。
CDMA是一种利用扩展频谱通信的访问方法，其中对每个用户分配不同的代码，即使小区之间的每个用户也可使用相同的频带。
此外，当移动通信使用CDMA时，产生了远近的问题。在多个移动电台通过相同的发射功率把无线电波发射到基站时，与远离基站的电台相比，以大的功率接收到来自靠近基站的电台的无线电波。
在CDMA系统中，由于所有的用户共同地拥有同一频带，所以来自靠近基站的电台的高功率无线电波将对来自远离基站的电台的无线电波造成大的干扰。为了有效地满足小区内的所有用户，必须使到达基站的信号电平相等。解决上述远近问题的一个技术方案是控制发射功率。
此外，作为移动通信所特有的问题，有一种叫做衰落的现象。众所周知，衰落是无线电波极少直接从基站到达移动电台而是以许多无线电波被周围建筑物等反射、偏转和分散的相互干扰的方式到达的现象。因此，使接收信号的幅度和相位随意波动。
此外，接收信号的速度变化正比于移动的速度。发射功率控制可跟踪某一速度的衰落。
图1示出移动电台在TDD无线电发射系统中进行常规开环型发射功率控制的功能性方框图。开环型意味着进行通信的模式，其中自动地决定对基站的发射功率。
此通信系统包括用于对待发射数据成帧的帧组装装置500、用于调制数据的调制器501、用于放大经调制的无线电波的放大器502、用于改变TDD的发射-接收定时的发射/接收变换开关503、用于发射和接收无线电波的天线504、用于解调接收数据的解调器505、用于计算来自解调数据的所需波信号(实际通信时间处的所需波信号)的所需波信号计算装置506、用于决定移动电台发射功率值的发射功率控制装置507、以及通过分解帧构成的数据而取出数据的帧分解装置508。
下面详细说明构成如上的TDD无线电发射系统的动作。
首先，由天线504接收来自基站的无线电波，并经由发射/接收变换开关503将它输入至解调器505。在解调器505中由假定的传播路径解调该数据，并将经解调的数据输入至帧分解装置508和所需的波信号计算装置506。
输入至帧分解装置508的帧组成数据在此得以分解，并单独取出需要的分量输出作为接收的数据。
另一方面，在所需波信号计算装置506中计算接收的信号功率，并将计算的接收功率值输入至发射功率控制装置507。
在发射功率控制装置507中，存储基站中的发射功率值，并由该发射功率值和所需波信号接收功率值计算从基站到移动电台的传播损耗。由加有基站中目标电平(基站可准确接收无线电波的电平)和传播损耗的值来表示发射功率值。由以下的公式来计算此发射功率值PMS=PTG+(PBS-RMS)[dBm]…(1)注意PMS[dBm]是移动电台的发射功率值，PTG[dBm]是基站中的目标电平，PBS[dBm]是基站的发射功率，RMS[dBm]是所需波信号的接收功率。(PBS-RMS)是传播损耗。
放大器502把调制器501调制的无线电波放大成由上述公式(1)所决定并经由发射/接收变换开关503从天线504所发射的发射功率值。于是，如上进行发射功率控制。
然而，在常规的无线电发射系统中，如果移动电台的信噪功率比(SNR)或信扰功率比(SIR)很低，则不能准确地测量所需的波信号的接收功率。当错误地测量所需波信号的接收功率值时，产生了发射功率突然增大的情况。在适用蜂窝式电话的情况下，但移动电台移动到建筑物的隐蔽一侧时，接收信号的电平也突然增大。此时，频繁地出现功率发射突然变大，结果，对其他用户移动电台的无线电波产生大的干扰。
针对以上情况构成本发明，本发明的主要目的是提供无线电通信设备和无线电通信系统，它们能在错误地测量来自其他用户的所需波信号的接收功率或在本电台的接收信号电平突然变小时防止发射功率突然增大或对其他用户产生大的干扰。
本发明提供的无线电通信设备包括发射功率控制部件，用于在预定周期处控制无线电通信数据的发射功率；容限存储部件，用于存储一个周期处的最大容限；限定部件，用于在前次发射功率值与此时的发射功率值之差超出最大容限时，把此时的发射功率值限定在前次发射功率加上所述最大容限的值。
依据本发明，当非常错误地测量来自其他电台的所需波信号的接收功率或即使当接收信号的电平突然变小时，可防止对其他用户产生大的干扰，而不突然增大发射功率。
此外，本发明的提供的无线电通信设备还包括从所需波信号对从其他电台接收的接收信号的干扰功率的比值来测量干扰情况的功能以及依据测得的干扰情况适当地控制最大容限的功能。
依据本发明，从假定的干扰量来假定可有多少发射功率可允许作为提供给其他电台的干扰量，该发射功率可在最大容限上反射。
此外，本发明提供的无线电通信设备还包括测量接收电平的波动的功能以及依据测得的接收电平适当地改变最大容限的功能。
依据本发明，由于依据测得的接收电平的波动来适当地改变最大容限，所以可自动地防止对其他用户引起大的干扰。
此外，本发明提供了无线电通信设备，其中依据发射功率增大和发射功率减小的情况而把发射功率的最大容限分别存储在容限存储部件中，依据限定部件增大或减小发射功率的情况而分别对变化量加以限定。
依据本发明，当可能对其他电台产生干扰的发射功率增大时，给发射功率加以限定，从而不使其突然增大。当不可能产生干扰的发射功率减小时，可把发射功率动态控制到某一程度。
此外，本发明提供了无线电通信设备，其中由其他电台来指令最大容限。
依据本发明，基站计算与其他移动电台的干扰，并通过指令移动电台发射功率的最大容限可防止在观察来自其他用户的干扰时在其他移动电台中引起干扰。
此外，本发明提供的方法包括计算发射功率的步骤；比较前次发射功率值与此次发射功率值之差的步骤；以及当前次发射功率值与此次发射功率值之差超出最大容限时，在发射功率增大的情况下，把此时的发射功率值限定在此时的发射功率值加上最大容限的值。
图1是常规无线电通信系统的方框图。
图2A是依据本发明第一实施例的无线电通信系统的方框图。
图2B是依据第一实施例的无线电通信系统中所包括的发射功率控制设备的方框图。
图3A是依据本发明第二实施例的无线电发射系统中基站的方框图。
图3B是依据第二实施例的无线电通信系统中移动电台的方框图。
图4是依据本发明第四实施例的无线电发射系统的方框图。
图5是依据本发明第四实施例的无线电发射系统中发射功率限定装置的方框图。
实施例1图2A示出依据本发明第一实施例的无线电通信系统中移动电台的方框图。图2B是移动电台设有的发射功率控制装置101的方框图。注意，与图1所示装置的每一部分相同功能的部分标以相同的标号。
在图2A所示的移动电台中，把限定发射功率最大变化的发射功率限定装置100连到发射功率控制装置101。如图2B所示，构成的发射功率控制装置101包括发射功率存储部件110，用于记录其他电台(例如，基站)的发射功率值、目标电平存储部件111，用于记录其他电台中的目标电平、传播损耗计算部件112，用于通过从发射功率存储部件110中所记录的发射功率值中减去在所需波信号电平计算装置506中计得的所需波信号的发射功率而获得来自与此电台通信的其他电台的传播损耗；发射功率计算部件113，用于通过把传播损耗加到目标电平存储部件111中所记录的目标电平来获得临时发射功率值；以及发射功率决定部件114，其中把前次发射功率值与临时发射功率值相比较，当临时发射功率值超出前次发射功率值且其差大于从发射功率控制装置100输出的最大容限时，把前次发射功率加上最大容限的值决定为此次发射功率，当其差较小时，把临时发射功率值决定为此次发射功率值。
在如上所述的结构中，把天线504接收到的来自基站(在图中未示出)的无线电波经由发射/接收变换开关503输入到解调用的解调器505。把经解调的数据输入到解帧装置508和所需信号波计算部件506。
在解帧装置508中，对经解调数据的帧进行解帧，取出每个数据并输出为接收数据。在所需波信号计算装置506中，计算所需波信号的接收信号功率并把它输入到发射功率控制装置101。
这里，把用于控制发射功率的在一个周期中变化的发射功率的最大容限从发射功率限定装置100输出到发射功率控制装置101，从而防止对发射功率控制装置101中其他用户的移动电台引起突然干扰。
在发射功率控制装置101中，假定来自与此电台进行通信的其他电台的传播损耗。
由候选的发射功率值来表示加到基站上目标电平的传播损耗的值。与预先发送的功率值相对照，在候选发射功率值的变化大于从发射功率限定装置100输入的最大容限的情况下，由此次的发射功率值来表示通过把前次可变发射功率值加上最大容限而获得的发射功率值，在相反的情况下，把候选发射功率值原样地输入到放大器502作为此次的发射功率值。
这里，将参照如下表达式来描述由发射功率控制装置101所进行的计算控制。首先，令其他电台中的目标电平为PTG(dBm)，令其他电台的发射功率值为PBG(dBm)，令此电台中的所需波信号的接收功率为RMS(dBm)，令在一个周期中变化的发射功率的最大容限的限定值为L(dB)，令此电台的发射功率为PMS(dBm)。由以下公式(1)给出此发射功率控制，即，PMS=PTG+(PBS-PMS)这里，由ΔP(dB)来表示(PBS-PMS)的传播损耗，由以下公式(2)来给出时间点(n-1)处的发射功率PMS(n-1)PMS(n-1)=PTG+ΔP(n-1)....(2)由以下公式(3)来给出下一个时间点n处的候选发射功率PMS(n)PMS(n)=PTG+ΔP(n)....(3)这里，考虑以下量化公式(4)和(5)[RMS(n)-PMS(n-1)]＜L....(4)
［PMS(n)-PMS(n-1)]≥L....(5)由以下的公式(6)来给出公式(4)条件下的发射功率PMS(n)=PTG+ΔP(n)....(6)由以下公式(7)来给出公式(5)条件下的发射功率PMS(n)=PTG+L....(7)当PTG不变时，可由(8)和(9)来给出条件公式(4)和(5)[ΔP(n)-ΔP(n-1)]＜L....(8)[ΔP(n)-ΔP(n-1)]≥L....(9)然而，还有PTG和PBS以时间的方式变化的情况。在此情况下，由条件公式(4)和(5)来决定发射功率值。
通过如上决定的发射功率值，放大器502放大从调制器501输入的信号，经由发射/接收变换开关503从天线504发射经放大的信号。
注意把图2A描述成移动电台的结构，但它一也可适用于基站的结构。
于是，依据第一实施例，在通过TDD发射而进行开环型发射功率控制的无线电发射系统中，由发射功率限定装置100来建立在发射功率控制的一个周期中电台发射功率的最大容限，在发射功率控制装置101临时获得电台的发射功率值后，在发射功率的最大容限和临时发射功率值之间进行比较。当其差大于最大容限时，由发射功率值(其中最大容限已加到前次发射功率上)来进行发射功率控制。因此，在其本身的电台内，如果非常错误地测量来自其他电台的所需波信号的发射功率值，或如果接收信号的电平突然变小，则可防止对其他用户产生干扰，而不引起发射功率的突然增大。
实施例2，图3A示出依据本发明第二实施例的无线电发射系统中基站的方框图。图3B示出无线电发射系统中移动电台的方框图。注意对具有与图2所示第一实施例的每个部件相同功能的部件给出相同标号。
图3A所示的基站包括成帧装置200，用于把发射数据构成以帧为单位的数据；调制器201，用于调制已成帧的数据；放大器202，用于放大经调制的波的功率；开关203，用于转换发射和接收；天线204，用于发射与接收；解调器205，用于解调接收的数据；SIR测量装置206，用于测量所需波信号与干扰功率的比值(SIR)；发射功率限定值决定装置207，用于通过SIR的结果来决定发射功率控制中发射功率最大容限的限定值；以及解帧装置208，用于从帧构成的数据中取出数据。
如上所述依据本发明第二实施例构成的基站的特征在于，由发射功率限定值决定装置207根据SIR的结果来决定发射功率控制中发射功率的最大容限，并把此最大容限发射到移动电台。
图3B所示移动电台的特征在于，由解调器505对基站发射的最大容限进行解调并把它输出到发射功率限定装置210，发射功率限定装置210设定在功率控制的一个周期中变化的本身电台发射功率的最大容限并把所建立的最大容限输出到发射功率控制装置101。
以下将详细描述如上所述构成的基站和移动电台的动作。
首先，当天线204接收到来自移动电台的无线电波时，在基站中，经由发射/接收变换开关203把无线电波输入到解调器205。把解调器205解调的数据输入到SIR测量装置206，在这里测量与用户相关的SIR。
把测得的SIR值输入到发射功率限定值决定装置207。在发射功率限定值决定装置207中，当SIR低于基站中的目标功率时，假定产生来自其他用户的干扰很大的情况，当SIR较高时，假定产生来自其他用户的干扰很小的情况。结果，通过假定对其他用户构成干扰元件的移动电台的发射功率所允许的某种程度，则决定了在一个控制周期中变换的发射功率的最大容限。
注意，虽然这里根据SIR的结果假定的来自其他用户的干扰量，但也可根据基站所识别的话务量来假定干扰量，且可决定在一个控制周期中变换的发射功率的最大容限。
即，如果用SIRM[dB]来表示测得的SIR并用SIRTH*[dB]来表示SIR阈值电平的值，则给出以下公式来决定发射功率控制值L*[dB]当SIRTH1≤SIRM＜SIRTH2, L1当SIRTH2≤S4RM＜SIRTH3, L2当SIRTHn≤SIRM＜SIRTHn+1,Ln于是，决定了发射功率限定值L*[dB]。
把此有关L*的信息加到控制信道上，由成帧装置200对其进行组帧，然后经由解调器201、放大器202、发射/接收变换开关203和天线204发射。
在移动电台中，经由发射/接收变换开关213把天线214所接收到的无线电波输入到解调器，在这里对基站所发射的最大容限进行解调。
在发射功率限定装置210中，根据发射功率限定值来决定在一个控制周期中变化的发射功率的最大容限，并把它输出到发射功率控制装置101。类似于第一实施例，在发射功率控制装置101中，限定发射功率的最大容限并决定发射功率以及进行发送控制。
注意，依据第二实施例，把图3A描述为基站的结构并把图3B描述为移动电台的结构，但是可以把其结构相互颠倒。
这样，依据第二实施例，通过TDD发射而进行开环型发射功率控制的无线电发射系统中的移动电台包括发射功率限定装置210，用于在发射功率的控制周期中学习来自基站的移动电台发射功率最大容限的指令；以及发射功率控制装置101，用于根据来自发射功率限定装置210的最大容限来决定发射功率值，而基站包括发射功率限定值决定装置207，用于在发射功率控制的控制周期中指令发射功率的最大容限，在计算了移动电台与基站中其他用户之间的干扰后，在每个电台发射功率控制的控制周期中指令移动电台发射功率的最大容限，从而在观察来自其他用户的干扰时防止在每个电台中形成干扰。
实施例3图4示出依据本发明第三实施例的无线电发射系统中移动电台的方框图。注意，在图4所示的第三实施例种，对相应于图2所示第一实施例中每个部件的部件给出相同的标号，相应地省略对这些部件的描述。
图4所示移动电台的特征在于，在接收电平波动测量装置300中测量接收电平的波动，发射功率限定装置210依据预先测得的接收电平的波动适当地改变和设定电台发射功率的最大容限，从而把建立的最大容限输出到发射功率控制装置101。
以下将描述如上给出的移动电台的动作。由天线504接收到来自基站的无线电波，经由发射/接收变换开关503把无线电波输入到解调器505。在接收电平波动测量装置300中，从接收电平的波动来估计衰落的多普勒频率fD。注意，指令的接收电平波动测量装置是假定多普勒频率的一个例子，也可使用可测量相应于多普勒频率的类似频率的其他装置。
通过决定发射功率变化的程度来假定是否可跟踪发射功率控制的控制周期T。因此，如果由L(dB)来表示最大容限，则发射功率限定装置301根据以下公式(10)，L=g(fD，T)....(10)来决定最大容限L。这里，函数g(x,y)是决定发射功率所变化的程度从而在每一个控制周期中跟踪多普勒频率的函数。把此最大容限输入到发射功率控制装置101，并以与第一实施例类似的方式来决定发射功率。
注意，以上把图4描述为移动电台的结构，但也可把此结构应用于基站。
这样，依据第三实施例，由接收电平波动测量装置300来测量接收电平的波动，发射功率限定装置210依据预先测得的接收电平的波动而适当地改变和设定在一个控制周期中变化的本身电台发射功率的最大容限，把建立的最大容限输出到发射功率控制装置101并决定发射功率，从而可防止对其他用户产生大的干扰。
实施例4图5示出依据本发明第四实施例的发射功率控制装置的方框图。
图5所示的发射功率控制装置400与图2到图4所示具有标号100、210和301的任一个发射功率控制装置一致。
发射功率限定装置400在开环发射功率控制时对发射功率的最大容限加以限定，装置400包括发射功率增大限定装置401，用于在发射功率增大时施加限定，以及发射功率减小限定装置402，用于在发射功率减小时施加限定。
以下将详细描述如上构成的发射功率控制装置的动作。在依据实施例1到3的发射功率控制装置中，在发射功率控制周期中的最大控制量在发射功率增大或减小的任一种情况下都相同。
然而，在发射功率限定装置400的情况下，当发射功率增大时，使其增大不超过发射功率增大限定装置401所特定的发射功率值，当发射功率减小时，使其减小不少于发射功率减小限定装置402所特定的发射功率值，从而把通过限定而分别建立的发射功率输入到发射功率控制装置101。
这里，令用LUP来表示发射功率最大容限的上限，并由LDOWN表示下限。如果由以下公式(11)给出时间点n-1处电台的发射功率PMS(n-1)，PMS(n-1)=PTG+ΔP(N-1)....(11)由以下公式(12)给出时间点n处电台的候选发射功率，PMS(n)=PTG+ΔP(n)....(12)
则ΔP(n)-ΔP(n-1)＞LUP....(13)可由以下公式(14)给出以上(13)的发射功率，PMS(n)=PTG+LUP....(14)而ΔP(n)-ΔP(n-1)<LDOWN....(15)由以下公式(16)可给出以上(15)的发射功率，PMS(n)=PTG+LDOWN....(16)结果，由以下公式(18)给出以下条件(17)下的发射功率LDOWN＜ΔP(n)-ΔP(n-1)＜LUP....(17)PMS(n)=PTG+ΔP(n)....(18)于是，如上所述控制发射功率。
这样，依据第四实施例，提供的发射功率限定装置400用于在发射功率相对于发射功率控制周期中的最大容限增大或减小时以及能对其他用户产生干扰的发射功率增大时分别建立限定，如此限定发射功率从而不使得发射功率突然增大，或当不产生干扰时发射功率被减小，如此分别建立限定，从而可把发射功率控制在某一程度，从而可防止对其他用户产生大的干扰。
注意，可在TDMA(时分多址)和CDMA(码分多址)中实施如上所述从1到4的所有实施例。
权利要求
1．一种无线电通信设备，其特征在于包括发射功率控制装置，用于在给定的周期中控制无线电发射数据的发射功率；容限存储装置，用于存储一个周期中发射功率的最大容限；以及限定装置，用于在前次发射功率值与此次发射功率值之差超出发射功率增大情况下的所述最大容限时把此次的发射功率值限定在加有所述最大容限的前次发射功率值的值。
2．如权利要求1所述的无线电通信设备，其特征在于还包括用于从所需波信号对从其他通信电台接收到的接收信号的干扰发射功率的比值来测量与其他通信电台的干扰的装置；以及用于依据测得的干扰适当地控制所述最大容限的装置。
3．如权利要求1所述的无线电通信设备，其特征在于还包括用于测量接收信号的接收电平的波动的装置；以及用于依据测得的接收电平适当地改变所述最大容限的装置。
4．如权利要求1所述的无线电通信设备，其特征在于所述容限存储装置依据发射功率增大和发射功率减小的情况而分别存储发射功率的最大容限；以及所述限定装置依据发射功率增大和发射功率减小的情况分别对发射功率的变化量加以限定。
5．如权利要求4所述的无线电通信设备，其特征在于与依据发射功率减小情况下的最大容限相比，发射功率减小情况下的最大容限相对较大。
6．如权利要求1所述的无线电通信设备，其特征在于由其他通信电台来指令存储在所述容限存储装置中的最大容限。
7．如权利要求1所述的无线电通信设备，其特征在于所述无线电通信设备以发射和接收分时切换的时分双工的方式与另一个通信电台进行通信。
8．如权利要求7所述的无线电通信设备，其特征在于所述无线电通信设备通过根据包含在解调数据中的所需波信号功率而决定发射功率的开环型以时分双工的方式与另一个通信电台进行通信。
9．如权利要求1所述的无线电通信设备，其特征在于所述发射功率控制装置包括第一存储装置，用于记录其他通信电台的发射功率值；第二存储装置，用于记录所述其他通信电台中的目标电平；第一计算装置，用于通过从所述第一存储装置中所记录的发射功率值中减去从所述其他通信电台接收到的接收信号的接收功率值来计算所述其他通信电台的传播损耗；以及第二计算装置，用于通过把所述传播损耗加到所述目标电平来计算临时发射功率值，其中，所述限定装置在所述临时发射功率值与此次发射功率值之差大于所述最大容限时，把加到前次发射功率上的所述最大容限的值作为此次的发射功率，以及在所述差值小于所述最大容限时，把所述临时发射功率值作为此次的发射功率值。
10．一种具有如权利要求1到9中任一项所述的无线电通信设备的移动电台。
11．一种具有如权利要求1到9中任一项所述的无线电通信设备的基站。
12．与如权利要求10所述的移动电台进行无线电通信的基站，其特征在于包括容限决定装置，用于根据通信环境来决定所述移动电台的最大容限；以及用于把所决定的最大容限无线电发射到所述移动电台的装置。
13．如权利要求12所述的基站，其特征在于所述容限决定装置包括用于从所述移动电台接收到的接收数据来测量与所述移动电台有关的所需波信号对干扰功率的比值的装置；以及用于根据测得的所需波信号对干扰功率的比值来计算所述移动电台最大容限的装置。
14．一种无线电通信系统，其特征在于包括基站以及与该基站进行无线电通信的如权利要求10所述的移动电台。
15．一种用于控制无线电通信设备的发射功率的方法，其特征在于包括以下步骤计算发射功率；比较前次发射功率与此次发射功率之差；以及在前次发射功率值与此次发射功率值之差超出发射功率增大情况下的最大容限时，把此次的发射功率值限定在前次发射功率值加上最大容限的值。
16．如权利要求15所述的方法，其特征在于还包括测量计算电平的波动并依据测得的计算电平适当地改变所述最大容限的步骤。
17．如权利要求15所述的方法其特征在于在发射功率增大和减小的情况下对发射功率的波动量分别加以限定。
全文摘要
当在无线电通信设备的发射功率控制部件中,在给定周期中控制无线电通信数据的发射功率时,在前次发射功率值与此次发射功率值之差超出发射功率增大情况下的最大容限时,把此次的发射功率值限定在前次发射功率加上所述最大容限的值。
文档编号H04B7/005GK1218342SQ98107809
公开日1999年6月2日 申请日期1998年4月30日 优先权日1997年11月10日
发明者北出崇, 宫和行 申请人:松下电器产业株式会社