專利名稱：在多載波通信系統(tǒng)中用于自適應(yīng)載波分配和功率控制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多載波通信系統(tǒng)的領(lǐng)域；特別地，本發(fā)明涉及在多載波系統(tǒng)中分配載 波并實(shí)現(xiàn)功率控制。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)高速無線服務(wù)的需求的增長，需要每帶寬有更多的容量以容納更多有較高 數(shù)據(jù)速率的用戶，同時(shí)保持有保證的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信中，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī) 之間可達(dá)到的數(shù)據(jù)速率是由可用帶寬、傳播信道條件以及接收機(jī)的噪聲疊加干擾電平所約 束的。對(duì)于基站是與多用戶通信的無線網(wǎng)絡(luò)來說，網(wǎng)絡(luò)容量還依賴于頻譜資源被分配的方 式和所有用戶的信道條件及噪聲疊加干擾電平。在當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展水平中，使用多路訪問 協(xié)議例如時(shí)分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)、碼分多址(CDMA)來根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)速率需求 在用戶之間分配可利用的頻譜。其它的關(guān)鍵限制因素，例如信道衰落條件、干擾電平和QoS 需求通常都被忽視了。最近，對(duì)基于正交頻分多址(OFDMA)無線網(wǎng)絡(luò)的正交頻分復(fù)用(OFDM)的興趣日益 增長。OFDM調(diào)制解調(diào)器的最大優(yōu)勢(shì)之一是能夠在窄帶子載波之間最佳地分配功率和速率。 OFDMA考慮了多路訪問的能力以服務(wù)于增加的用戶數(shù)。在OFDMA中，一個(gè)或一簇OFDM子載 波定義了一個(gè)“業(yè)務(wù)信道”，并且不同的用戶通過使用不同的業(yè)務(wù)信道同時(shí)訪問基站?，F(xiàn)有的用于無線業(yè)務(wù)信道分配的方法實(shí)際上是用戶啟動(dòng)的和單一用戶(點(diǎn)對(duì)點(diǎn)) 的。由于多路訪問網(wǎng)絡(luò)的總?cè)萘恳蕾囉谒谢钴S用戶的信道衰落情況、噪聲疊加干擾電平、 以及在空分收發(fā)機(jī)情況下的空間信道特性，分配的或基于用戶的信道加載基本上接近于次 最優(yōu)。而且，當(dāng)多個(gè)收發(fā)機(jī)用做基站時(shí)，用戶啟動(dòng)的加載算法是有問題的，因?yàn)楦鶕?jù)全向探 測(cè)信號(hào)測(cè)量的信噪疊加干擾比(SINR)并不反映特定業(yè)務(wù)信道隨空間處理增益的實(shí)際質(zhì) 量。換句話說，根據(jù)全向探測(cè)信號(hào)在用戶處測(cè)量的“壞”業(yè)務(wù)信道，隨著來自基站的適當(dāng)空 間波束成形，可能成為一個(gè)非常“好”的信道。出于這兩個(gè)原因，創(chuàng)新的信息交換機(jī)制和說 明所有訪問用戶的(空間)信道條件以及他們的QoS需求的信道分配和加載協(xié)議，都是非 常需要的。這樣的“空間信道和QoS意識(shí)”分配方案可以顯著地增加頻譜效率并由此增加 在給定帶寬中的數(shù)據(jù)容量。這樣，分布式處理方法即用戶初始化分配基本上是次最優(yōu)。線性調(diào)制技術(shù)，例如四相相移鍵控(QPSK)、正交幅度調(diào)制(QAM)和多載波配置提 供了良好的頻譜效率，然而由這些方法產(chǎn)生的調(diào)制RF信號(hào)存在起伏的包絡(luò)。這對(duì)于用于發(fā) 送通訊的功率放大器(PA)提出了嚴(yán)格的和矛盾的需求。調(diào)制信號(hào)的起伏包絡(luò)要求高線性 的功率放大。但為了達(dá)到更高的效率并改善上行鏈路預(yù)算，功率放大器不得不接近于壓縮工作并輸出最大可能的功率。因此，系統(tǒng)可處理的功率相對(duì)于非線性放大量之間有一個(gè)折發(fā)。而且，PA中的非線性產(chǎn)生交叉調(diào)制失真(IMD)分量。大部分IMD分量表現(xiàn)為對(duì)相 鄰信道的干擾。這個(gè)功率參照無線標(biāo)準(zhǔn)中的相鄰信道漏泄功率比(ACPR或ACLR)。由于與在相鄰和交替信道中工作的頻譜的其他用戶的共存，ACPR對(duì)FCC和無線標(biāo) 準(zhǔn)是很重要的。帶內(nèi)或信道失真影響被授權(quán)方自身頻譜的性能，這反過來影響在同一系統(tǒng) 中其他用戶的發(fā)射機(jī)信噪比(SNR)。無線通信系統(tǒng)中的RF鏈路預(yù)算指的是平衡可利用的發(fā)射功率、天線增益、傳播損 耗以及確定接收功率滿足最小可檢測(cè)信號(hào)閾值的最大容許距離。一些參數(shù)影響著RF鏈路 預(yù)算。兩個(gè)主要因素，從PA可獲得的發(fā)射機(jī)RF功率和接收機(jī)靈敏度，都在電路設(shè)計(jì)師的控 制之下。與用戶設(shè)備(CE)相比，基站設(shè)計(jì)有相對(duì)更多的自由度。這導(dǎo)致在上行鏈路中的RF 鏈路預(yù)算不平衡。以給定的CE成本、尺寸和電池壽命需求，很難克服這個(gè)限制。

發(fā)明內(nèi)容
描述了一種在多載波系統(tǒng)中用于分配載波的裝置和過程。在一個(gè)實(shí)施例中，所述 處理包括確定用戶相對(duì)于基站的位置、根據(jù)該用戶相對(duì)于基站的位置從多載波頻帶中選擇 載波以分配給用戶、將選中的載波分配給用戶、以及指示用戶是否在其額定發(fā)射功率范圍 之上調(diào)節(jié)發(fā)射功率。


從下文給出的詳細(xì)描述以及從本發(fā)明不同實(shí)施例的附圖中可以更充分地理解本 發(fā)明，然而，這些實(shí)施例并不是將本發(fā)明限制為這些具體的實(shí)施例，而僅僅是用于解釋和理
解的。
圖IA表示一種多載波系統(tǒng)。
圖IB表示在一個(gè)多載波系統(tǒng)中的頻譜再生長。
圖IC表示功率放大器的工作范圍。
圖2是在--個(gè)多載波系統(tǒng)中用于分配載波的處理的實(shí)施例的流程圖。
圖3是在--個(gè)多載波系統(tǒng)中用于基站分配載波的處理的實(shí)施例的流程圖。
圖4是在--個(gè)多載波系統(tǒng)中給用戶單元分配載波的處理的實(shí)施例的流程圖。
圖5表示--個(gè)有一個(gè)基站和一個(gè)用戶單元的典型系統(tǒng)。
圖6表示--個(gè)基于恒定路徑損耗等高線的有一個(gè)基站和多個(gè)用戶組的系統(tǒng)。
圖7表示--種典型的用于45dBc ACLR的WCDMA調(diào)制終端功率輸出。
圖8表示--種典型的用于如3GPP標(biāo)準(zhǔn)所定義的33dBc ACLR的WCDMA調(diào)制終端功率輸出。
圖9表示--種OFDM的可選擇的音頻調(diào)制終端功率輸出。
圖10表示由于在增加的功率電平上運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)用戶設(shè)備(CE)的NPR。
圖11是— 種用戶設(shè)備發(fā)射機(jī)的實(shí)施例的方框圖。
圖12是一 種基站發(fā)射機(jī)的實(shí)施例的方框圖。
具體實(shí)施例方式描述了一種在多載波系統(tǒng)中使用的載波分配技術(shù)。本載波分配技術(shù)選擇一個(gè)頻帶 的載波或子載波，以分配給用戶或用戶設(shè)備(CE)供其使用。在一個(gè)實(shí)施例中，這樣執(zhí)行分 配，以便更接近或在頻帶中心的載波被分配給遠(yuǎn)離基站的用戶單元和CE，并且更接近頻帶 邊緣的載波被分配給與基站更近的CE和用戶單元。在一個(gè)實(shí)施例中，在此描述的技術(shù)通過采用多載波系統(tǒng)，例如正交頻分多址 (OFDMA)系統(tǒng)的多載波特性，增加了從CPE、CE、終端、用戶單元、便攜式裝置或手機(jī)的功率 放大器(PA)可獲得的發(fā)射機(jī)射頻(RF)功率。該技術(shù)可以加倍甚至四倍于PA的輸出功率， 這導(dǎo)致在雙向通信系統(tǒng)中平衡RF鏈路設(shè)計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以采用該技術(shù)以控制PA設(shè) 備工作在更高的功率并同時(shí)符合與(本系統(tǒng)遵守的)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的相鄰信道漏泄功率(ACPR) 發(fā)射需求。在被分配了要分配頻帶中心處或附近的載波后進(jìn)一步遠(yuǎn)離基站時(shí)，當(dāng)用戶單元 的功率控制提高發(fā)射功率的情況下，這可能發(fā)生。這樣，在此描述的技術(shù)允許根據(jù)用戶的位 置來提高或降低發(fā)射功率。在一個(gè)實(shí)施例中，在此描述的可選擇的載波方法引起功率提高 3至6dB，這可顯著地改善RF鏈路預(yù)算。這樣的分配方法可用于為固定的、便攜的、移動(dòng)的用戶或這些類型用戶的混合服 務(wù)的無線系統(tǒng)。注意將可互換地使用術(shù)語“用戶”、“用戶設(shè)備”和“用戶單元”。在下面的描述中，提出了許多的細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的徹底了解。然而，對(duì)于熟悉 技術(shù)的人來說，很顯然沒有這些具體的細(xì)節(jié)也可以實(shí)踐本發(fā)明。在其它例子中，以方框圖的 形式畫出了已知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，而不是詳細(xì)描述，以免混淆本發(fā)明。按照對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器之內(nèi)數(shù)據(jù)比特的操作的算法和符號(hào)表示來介紹下述詳細(xì)描 述的一部分。這些算法的描述和表示是由那些熟悉數(shù)據(jù)處理技術(shù)的人使用的裝置，以向其 他熟悉技術(shù)的人最有效地傳達(dá)其工作內(nèi)容。在此，通常將算法設(shè)想為產(chǎn)生所需結(jié)果的步驟 的前后一致的序列。所述步驟要求對(duì)物理量進(jìn)行物理處理。通常，盡管不是必需的，這些量 采用能夠被保存、傳遞、結(jié)合、比較以及以其它方法來處理的電或磁信號(hào)的形式。主要出于 對(duì)普遍使用的考慮，將這些信號(hào)稱為比特、值、單元、符號(hào)、字符、術(shù)語、號(hào)碼等等，被證明有 時(shí)是方便的。然而，應(yīng)當(dāng)記住所有這些和類似的術(shù)語將與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)，并且僅僅是施 加給這些量的方便標(biāo)記。除非下述討論地特別明顯指出的其它情形，應(yīng)當(dāng)理解在整個(gè)描述 中，使用例如“處理”或“計(jì)算”或“運(yùn)算”或“確定”或“顯示”等術(shù)語的討論指的是，將表示 為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)寄存器和存儲(chǔ)器之內(nèi)的物理(電子)量的數(shù)據(jù)處理并轉(zhuǎn)換成相似地表示為計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)器或寄存器或別的這種信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示設(shè)備之內(nèi)的物理量的其它數(shù)據(jù) 的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似電子計(jì)算裝置的動(dòng)作和處理。本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行在此所述操作的裝置?？梢詾樗枘康膩韺ｉT構(gòu)造該裝 置，或者它可以包括一個(gè)通用計(jì)算機(jī)，其可通過保存在該計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)程序來有選擇 地激活或重新配置。這種計(jì)算機(jī)程序可以保存在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)例如但不限于均連接 到一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線上的任意類型的磁盤包括軟盤、光盤、CD-ROM以及磁性光盤、只讀存 儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、EPR0M、EEPR0M、磁或光卡、或任意類型的適合于保存電 子指令的介質(zhì)中。在此提出的算法和表示并不固有地與任何特定計(jì)算機(jī)或別的裝置有關(guān)。各種通用系統(tǒng)可以配合依照在此講授的程序使用，或者它可被證明在構(gòu)造更專用的裝置以執(zhí)行所需 方法步驟時(shí)是方便的。用于各式這類系統(tǒng)的所需結(jié)構(gòu)將在下文的描述中出現(xiàn)。此外，并不 根據(jù)任何特定的程序設(shè)計(jì)語言來描述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解各種程序設(shè)計(jì)語言可用于實(shí)現(xiàn)在此 描述的本發(fā)明的講授。機(jī)器可讀介質(zhì)包括用于以機(jī)器(例如計(jì)算機(jī))可讀的形式保存或傳輸信息的任何 機(jī)制。例如，機(jī)器可讀介質(zhì)包括只讀存儲(chǔ)器(“ROM”)；隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“RAM”)；磁盤存 儲(chǔ)介質(zhì)；光存儲(chǔ)介質(zhì)；閃速存儲(chǔ)器設(shè)備；電、光、聲或其它形式的傳播的信號(hào)(例如，載波、紅 外信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等)；等等。可詵擇的載波分配公開的可選擇的載波分配技術(shù)適用于多載波系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的例子包括正交頻分 多址(OFDMA)、多載波CDMA等。舉例來說，下文將根據(jù)OFDM系統(tǒng)來描述可選擇的載波分配。在一個(gè)OFDM系統(tǒng)中，OFDMA用于上行鏈路通信以與同一扇區(qū)中的共同用戶共用頻 譜。換句話說，該用戶或CE僅使用可利用的載波(或多音頻)的一部分來進(jìn)行任何給定的 傳輸。基站以系統(tǒng)的方法向用戶分配這些載波以盡可能地避免干擾同一扇區(qū)中的其它用 戶。選擇一組載波的決定可根據(jù)一些標(biāo)準(zhǔn)，例如但不限于，衰落、信噪比(SNR)和干擾。圖IA表示多載波系統(tǒng)例如OFDM的一個(gè)實(shí)施例的頻譜。在這樣的系統(tǒng)中，有許多 占用某一帶寬的已調(diào)載波(η)。對(duì)于一個(gè)3GPP系統(tǒng)來說，該帶寬是3.84ΜΗΖ。PA中的非線 性將這些音頻互相混合或調(diào)制以產(chǎn)生交叉調(diào)制失真(IMD)分量。這些IMD的主導(dǎo)成分是由 于三階(2fxf)和五階(3fx2f)交調(diào)產(chǎn)生。由寬帶多音頻信號(hào)產(chǎn)生的IMD引起頻譜在分配 的3. 84MHz帶寬之外傳播能量(或溢出)。這通常被稱為頻譜再生長。圖IB描繪了頻譜的 再生長現(xiàn)象。由于三階交調(diào)造成的頻譜再生長落在上下相鄰信道中，而五階交調(diào)分量落在上下 交替信道中。其它高階分量通常較弱，在大多數(shù)的實(shí)際應(yīng)用中可被忽略。如上所述，PA中的非線性度有很多三階分量且很受關(guān)注。這些分量在相鄰信道中 被視為ACLR功率。五階和高階分量遠(yuǎn)離主信道傳播，并且它們的效果并不是決定性因數(shù)。在使用“N”音頻的多載波無線系統(tǒng)中，用戶單元或CE僅使用有限的音頻，例如“X” 音頻，其中X是一個(gè)與N相比小得多的數(shù)字。使用一簇X音頻的CE或用戶單元將占用總信 道帶寬的(X/N)。如圖IB所描繪的，由于三階和五階分量造成的頻譜再生長更強(qiáng)并且是非 常重要的。這確定了相鄰和交替信道的耦合功率。如果選擇分配信道中心周圍的簇來進(jìn)行傳輸，那么主要的IMD分量有可能落在信 道帶寬之內(nèi)。因此，這些載波可以經(jīng)受高電平的非線性放大、并且可用于以與其它載波相比 提高的功率電平來傳輸。更接近于基站的CE/用戶單元以與較遠(yuǎn)處的CE/用戶單元相比更 低的功率來工作。圖IC描繪了線性運(yùn)算和作為工作功率函數(shù)產(chǎn)生的IMD分量。遠(yuǎn)離基站的CE/用戶單元將遇到更大的路徑損耗并且它們必須工作在更高的功 率下。工作在更高的功率下產(chǎn)生了高水平的IMD分量并且引起頻譜生長?？梢越o這些CE/ 用戶單元分配工作信道中心周圍的簇，從而減少并可能最小化向相鄰信道的溢出，而同時(shí) 達(dá)到更高的發(fā)射功率。圖2表示用于在多載波系統(tǒng)中分配載波的處理的一個(gè)實(shí)施例。該處理由可能包括 硬件(例如，電路、專用邏輯等)、軟件(如在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或?qū)Ｓ脵C(jī)器上運(yùn)行的那種)、或兩者的結(jié)合的處理邏輯來執(zhí)行。參見圖2，所述處理從基站的處理邏輯開始，比較在多載波系統(tǒng)中對(duì)相鄰信道的干 擾(例如相鄰信道的漏泄功率)與用戶單元的輸出功率，其作為用戶單元離基站的距離的 函數(shù)(處理框圖201)。然后，所述基站的處理邏輯根據(jù)比較的結(jié)果，有選擇地向用戶單元分 配一個(gè)或多個(gè)載波(處理框圖202)。在一個(gè)實(shí)施例中，向更接近于基站的一個(gè)或多個(gè)用戶 分配更接近于工作信道頻帶邊緣的載波，并且向遠(yuǎn)離基站的一個(gè)或多個(gè)用戶分配工作信道 中心周圍的載波。參見圖1B，CE占用了用于上行鏈路傳輸?shù)腫(X/N)女3. 84]Mhz的主要信 道帶寬。由該信道產(chǎn)生的三階IMD分量將在主要信道的上下側(cè)占用[(X/N) ^ 3. 84]Mhz0 相似地，五階IMD分量將占用三階分量兩側(cè)上的另一個(gè)[(X/N) ^ 3. 84]Mhz0這樣，主要信 道每側(cè)上的主要信道帶寬的兩倍將被IMD的重要分量所占用。因此，由于這種載波分配方 法，落在自頻帶中心{1/2[3. 84-(4 *主要信道帶寬)]}之內(nèi)的簇可以受益。由于這種分配，占支配地位的、不希望的頻譜再生長可被限制位于無線系統(tǒng)的被 占用信道之內(nèi)，并且可以避免對(duì)相鄰信道的干擾。而且，用戶單元的PA可以更接近于IdB 壓縮點(diǎn)來工作并輸出與傳統(tǒng)使用相比更高的功率。接近于壓縮點(diǎn)的操作還改善了 PA的效 率。在一個(gè)實(shí)施例中，所述被分配的載波是正交頻分多址(OFDMA)載波。OFDMA載波可 以在簇中分配。在另一實(shí)施例中，每個(gè)載波可以是一個(gè)擴(kuò)展碼，并且所述多載波系統(tǒng)包括一 個(gè)多載波碼分多址(MCCDMA)系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述多載波系統(tǒng)是一個(gè)無線通信系統(tǒng)?？商鎿Q地，所述多載波系 統(tǒng)是一個(gè)電纜系統(tǒng)。圖3表示在多載波系統(tǒng)中由基站執(zhí)行的用于分配頻帶載波的過程的一個(gè)實(shí)施例。 該處理由可能包括硬件(例如，電路、專用邏輯等)、軟件(如在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或?qū)Ｓ脵C(jī)器 上運(yùn)行的那種)、或兩者的結(jié)合的處理邏輯來執(zhí)行。參見圖3，所述處理從處理邏輯接收一個(gè)指示用戶打算發(fā)送的通信開始(處理框 圖301)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述通信是由用戶發(fā)出的一個(gè)要發(fā)送數(shù)據(jù)的隨機(jī)接入意圖，并且 將被基站接收。響應(yīng)于接收所述通信，基站的處理邏輯計(jì)算用戶單元的發(fā)射功率要求并確定該用 戶是近或者是遠(yuǎn)(處理框圖302)。在一個(gè)實(shí)施例中，處理邏輯計(jì)算與該用戶相關(guān)的時(shí)延和 路徑損耗，并使用這一信息來計(jì)算發(fā)射功率要求。注意發(fā)射功率是以路徑損耗為基礎(chǔ)的，并 且時(shí)延提供了關(guān)于該用戶設(shè)備距離的附加信息。在一個(gè)實(shí)施例中，處理邏輯使用附加因素， 例如SINR，以計(jì)算發(fā)射功率要求。根據(jù)計(jì)算的發(fā)射功率要求和對(duì)用戶單元遠(yuǎn)近的判斷，處理邏輯向用戶分配載波 (處理框圖303)。在一個(gè)實(shí)施例中，在多載波系統(tǒng)中，通過一個(gè)音頻號(hào)碼來識(shí)別每個(gè)載波， 或通過簇號(hào)來識(shí)別一組載波?；局笇?dǎo)用戶設(shè)備來使用一類由它們的號(hào)碼識(shí)別的特定載 波。在一個(gè)實(shí)施例中，基站中的處理邏輯把接近頻帶中心的載波分配(將分配)給遠(yuǎn)離基 站的用戶單元，把接近頻帶邊緣的載波分配給更接近于基站的用戶單元。處理邏輯可能試 圖分配更多更接近于頻帶邊緣的載波，以保留載波，用于當(dāng)前未出現(xiàn)的將來進(jìn)入基站覆蓋 區(qū)的用戶單元，或?qū)慕咏诨镜奈恢靡苿?dòng)到遠(yuǎn)離基站的位置的已出現(xiàn)用戶單元。在一個(gè)實(shí)施例中，為了向用戶分配載波，基站中的處理邏輯根據(jù)用戶單元相對(duì)于基站的位置(例如，該用戶單元是遠(yuǎn)離還是接近基站)來向每個(gè)用戶單元分配優(yōu)先碼。根 據(jù)發(fā)射功率要求來分配優(yōu)先碼，所述發(fā)射功率要求則是根據(jù)路徑損耗。CE的位置確定了路 徑損耗。一般來說，CE離基站越遠(yuǎn)，路徑損耗越多，然而并非總是如此。例如，可以有一個(gè) (離基站)很近的CE但在一個(gè)高層建筑或斜坡之后，引起了 RF陰影。在這種情況下，該CE 將有較大的路徑損耗。在一個(gè)實(shí)施例中，給離基站最遠(yuǎn)的用戶分配優(yōu)先碼#1，接著給第二遠(yuǎn) 的用戶分配優(yōu)先碼#2，等等?；局械奶幚磉壿嬕部赡芟蛴脩魡卧l(fā)出命令，使得用戶單元根據(jù)優(yōu)先權(quán)和載波 分配來使用額定的、或在額定范圍之上“z dB”的擴(kuò)大的功率控制范圍(處理框圖304)。換 句話說，基站向用戶發(fā)出命令以指示是否升高或降低其發(fā)射功率。這是閉合環(huán)路功率控制 以調(diào)諧用戶的發(fā)射功率。在一個(gè)實(shí)施例中，基站中的處理邏輯還在閉合環(huán)路功率控制設(shè)置中為用戶調(diào)節(jié)功 率控制設(shè)置、并連續(xù)地監(jiān)控從用戶接收到的功率(處理框圖305)。例如，如果信道特性變化 了，路徑損耗也會(huì)變化并且基站必須更新該CE的發(fā)射功率。圖4表示在多載波系統(tǒng)中由用戶單元執(zhí)行的處理的一個(gè)實(shí)施例。該處理由可能 包括硬件(例如，電路、專用邏輯等)、軟件(如在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或?qū)Ｓ脵C(jī)器上運(yùn)行的那 種)、或兩者的結(jié)合的處理邏輯來執(zhí)行。參見圖4，用戶單元中的處理邏輯向基站發(fā)出一個(gè)通知以表示它打算發(fā)送數(shù)據(jù) (處理框圖401)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理邏輯發(fā)出一個(gè)要發(fā)送數(shù)據(jù)的隨機(jī)接入意圖。用戶單元中的處理邏輯根據(jù)用戶單元相對(duì)于基站的位置來接收載波分配的指示 (處理框圖402)。在一個(gè)實(shí)施例中，該指示來自于控制信道上的基站。在一個(gè)實(shí)施例中，用戶單元中的處理邏輯還接收來自基站的命令以使用額定或擴(kuò) 大的功率控制范圍(處理框圖403)。在一個(gè)實(shí)施例中，基站是否向用戶單元指示以使用額 定或擴(kuò)大的功率控制范圍是根據(jù)指定的優(yōu)先權(quán)和載波分配的。這些命令向用戶單元表示它 將升高或減小其發(fā)射功率，以及進(jìn)行上述選擇是根據(jù)用戶相對(duì)于基站的位置。圖5是一個(gè)典型系統(tǒng)的實(shí)施例的方框圖。參見圖5，基站510表示為可通訊地連接 到用戶單元520上?；?10包括一個(gè)連接到載波分配器512上的功率控制單元511。載 波分配器512向系統(tǒng)中的用戶單元，例如用戶單元520，以及功率控制單元511，分配頻帶的 載波。在一個(gè)實(shí)施例中，載波分配器512包括一個(gè)優(yōu)先碼查閱表(LUT)513。在給定的瞬間， 最遠(yuǎn)的用戶(s)在系統(tǒng)中可能不活躍。因此，這里描述的實(shí)施例使用LUT中的預(yù)定閾值極 限以確定載波分配和功率控制。在一個(gè)實(shí)施例中，載波分配器512根據(jù)從由用戶單元發(fā)出的接入請(qǐng)求中收集的信 息來決定頻譜的優(yōu)先權(quán)。載波分配器512根據(jù)相對(duì)于基站510的位置向每個(gè)用戶分配優(yōu)先 權(quán)，然后向每個(gè)用戶分配載波。載波分配器512向離基站最遠(yuǎn)的用戶分配在頻帶中心處或 附近的載波，并且向離基站510最近的用戶分配更接近于或在頻帶邊緣的載波。在一個(gè)實(shí) 施例中，載波分配器512試圖向最近的用戶分配在頻帶邊緣的子載波，并為位于離基站510 更遠(yuǎn)的潛在用戶留出空間。在一個(gè)實(shí)施例中，載波分配器512將用戶分類為優(yōu)先權(quán)組，而不是給它們分配各 個(gè)優(yōu)先權(quán)。在一個(gè)以小區(qū)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)中，載波分配器512識(shí)別接近扇區(qū)中心的用戶構(gòu)成 一個(gè)組并且有某個(gè)優(yōu)先碼。如果假定路徑損耗等高線是恒定的，落在某個(gè)路徑損耗之間、或在這些等高線之間的用戶構(gòu)成一個(gè)組并被分配了某個(gè)優(yōu)先權(quán)。載波分配器512還連續(xù)地監(jiān)控由系統(tǒng)中的不同用戶使用的載波的分配，并動(dòng)態(tài)地 向用戶再分配載波。例如，在一個(gè)移動(dòng)系統(tǒng)中，移動(dòng)裝置(s)和基站均連續(xù)地監(jiān)控路徑損 耗，并可能執(zhí)行再分配和自適應(yīng)功率控制以擴(kuò)大范圍。如果用戶移近基站，那么載波分配器 512改變優(yōu)先碼并為其它潛在用戶重新分配接近中心的子載波。相似地，當(dāng)用戶遠(yuǎn)離基站 510時(shí)，那么載波分配器改變優(yōu)先碼并根據(jù)可用性來分配接近頻帶中心的子載波。通過功率控制單元511，將由子載波分配器512確定的優(yōu)先權(quán)傳達(dá)給用戶單元 520。在一個(gè)實(shí)施例中，子載波分配器512發(fā)送有關(guān)用戶可獲得的具體載波、這些載波上的 優(yōu)先碼以及功率控制范圍(額定或擴(kuò)大)的信息。所述發(fā)送指示用戶根據(jù)其優(yōu)先權(quán)和載波 分配來使用某個(gè)功率控制范圍。功率控制單元511向用戶單元520指示它將使用的發(fā)射功 率電平。在一個(gè)實(shí)施例中，如果用戶單元520被分配了頻譜中心的載波，那么功率控制單元 511指示用戶單元520擴(kuò)大功率控制范圍。也就是說，功率控制單元511向用戶發(fā)送功率控 制命令以使在基站510接收的功率處于所需電平。這樣，功率控制單元511負(fù)責(zé)閉合環(huán)路 的功率控制。用戶單元520包括一個(gè)功率控制單元521。功率控制單元521控制用戶單元520 的發(fā)射功率。也就是說，功率控制單元521調(diào)節(jié)從用戶單元520發(fā)射的功率以保持在基站 510接收的功率處于基站510所需的預(yù)定電平。這樣，功率控制單元521負(fù)責(zé)閉合環(huán)路的功 率控制。在一個(gè)實(shí)施例中，功率控制單元521處理從基站接收的功率控制命令并確定為用 戶單元520分配的功率控制范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，功率控制單元521包括一個(gè)額定功率 控制范圍(i至j)和一個(gè)擴(kuò)大的功率控制范圍(m至n)，并且如果用戶被分配了頻譜中心的 子載波，那么功率控制單元521告訴用戶單元520來擴(kuò)大功率控制范圍。在一個(gè)實(shí)施例中， 功率控制單元向用戶單元的發(fā)射機(jī)的增益控制電路發(fā)出信號(hào)以擴(kuò)大功率控制范圍。在一個(gè) 實(shí)施例中，用戶單元520響應(yīng)于一個(gè)來自基站的表示可用的功率控制范圍的碼。用戶單元 520可以包括一個(gè)查閱表(LUT)，其保存與每個(gè)從基站接收的碼相關(guān)的功率控制范圍和/或 發(fā)射功率，并使用該碼作為LUT中的索引以確定目前要求怎樣的功率控制范圍和/或發(fā)射 功率。系統(tǒng)維持其ACLR，然而通過分配接近或在頻帶中心的載波，用戶的功率得以增加 (例如，3-6分貝)。也就是說，在一個(gè)用戶通常在3千米范圍以17dbm發(fā)送的系統(tǒng)中，分配 了中心載波的用戶將能發(fā)送18或19dbm，從而允許它可能將它的范圍擴(kuò)大至4千米。圖11是用戶設(shè)備發(fā)射機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。參見圖11，上變頻器1101把要 發(fā)送的信號(hào)與來自本地振蕩器1102的信號(hào)混頻，以產(chǎn)生一個(gè)上變頻的信號(hào)。由濾波器1103 過濾該上變頻信號(hào)。將從濾波器1103輸出的過濾的信號(hào)輸入到一個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃?104 中，以放大該過濾的信號(hào)。使用上變頻器1105，將從可變?cè)鲆娣糯笃?104輸出的放大的信 號(hào)與來自本地振蕩器1106的信號(hào)混頻。由濾波器1107過濾從上變頻器1105輸出的上變 頻信號(hào)，并將其輸入到可變?cè)鲆娣糯笃?108中?？勺?cè)鲆娣糯笃?108根據(jù)一個(gè)控制信號(hào)，放大從濾波器1107輸出的信號(hào)?？勺?cè)?益放大器1108和所述控制信號(hào)受控于一個(gè)使用優(yōu)先碼和功率控制范圍查閱表(LUT) 1122 來執(zhí)行功率控制算法1121的DSP引擎1109。功率控制算法1121以及優(yōu)先碼和功率控制范圍LUT1122均保存在外存儲(chǔ)器中。此外，存儲(chǔ)器1120還連接到DSP引擎1109。在一個(gè)實(shí) 施例中，當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)，功率控制算法1121和LUT1122保存在外存儲(chǔ)器1120中。DSP引擎 1109還連接到外存儲(chǔ)器1120，以便它可以下載代碼至DSP引擎1109的內(nèi)存儲(chǔ)器。DSP引擎 1109的輸出是將輸入FPGA/ASIC 1111的控制信號(hào)，F(xiàn)PGA/ASIC 1111緩沖從DSP引擎1109 輸出的數(shù)據(jù)并將其格式化，以便所述數(shù)據(jù)是數(shù)字-模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器1110可讀的。將ASIC 1111的輸出連接到D/A轉(zhuǎn)換器1110的輸入以將所述控制信號(hào)從數(shù)字轉(zhuǎn)換為模擬。將模擬 信號(hào)輸入到可變?cè)鲆娣糯笃?108以控制施加給濾波器1107的輸出的增益。將從可變?cè)鲆娣糯笃?108的輸出端輸出的放大信號(hào)輸入到一個(gè)功率放大器 1130。將功率放大器1130的輸出連接到一個(gè)雙工器或發(fā)送開關(guān)1131。將雙工器/TR開關(guān) 1131的輸出連接到天線1140以從此處傳輸。圖12是基站發(fā)射機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。參見圖12，DSP引擎1209分別使用 功率控制算法1221連同優(yōu)先碼和功率控制范圍查閱表1222 (保存在存儲(chǔ)器中)和子載波 分配器1240，來執(zhí)行功率控制和子載波分配。此外，存儲(chǔ)器1220還連接到DSP引擎1209。 DSP引擎1209的輸出是作為控制比特嵌入到發(fā)送信息中的功率控制信息。將該發(fā)送信息 輸入到FPGA/ASIC 1211中，F(xiàn)PGA/ASIC 1111緩沖從DSP引擎1209輸出的數(shù)據(jù)并將其格式 化，以便所述數(shù)據(jù)是D/A轉(zhuǎn)換器1210可讀的。將ASIC 1211的輸出輸入到調(diào)制解調(diào)器和D/ A轉(zhuǎn)換器1210，以調(diào)制信號(hào)并將信號(hào)從數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬。將模擬信號(hào)輸入到上變頻器1201 中。上變頻器1201將來自轉(zhuǎn)換器1210的信號(hào)與來自本地振蕩器1202的信號(hào)相混頻 以產(chǎn)生一個(gè)上變頻信號(hào)。由濾波器1203過濾該上變頻信號(hào)。將過濾的信號(hào)輸出到一個(gè)可 變?cè)鲆娣糯笃?204以放大該信號(hào)。放大的信號(hào)從可變?cè)鲆娣糯笃?204中輸出，并使用上 變頻器1205與來自本地振蕩器1206的信號(hào)混頻。由1207過濾從上變頻器1205輸出的上
變頻信號(hào)?？勺?cè)鲆娣糯笃?208放大從濾波器1207輸出的信號(hào)。將從可變?cè)鲆娣糯笃?208 輸出的放大信號(hào)輸入到一個(gè)功率放大器1230。將功率放大器1230的輸出連接到一個(gè)雙工 器或發(fā)送開關(guān)1231。將雙工器/TR開關(guān)1231的輸出連接到天線1240以從此處傳輸。一個(gè)示例的系統(tǒng)圖6表示一個(gè)具有一個(gè)基站、其覆蓋區(qū)和多用戶的示例系統(tǒng)。將基站的覆蓋范圍 分成距離組1至4。盡管無需這樣的限制，有5個(gè)用戶A、B、C、D和E發(fā)出要發(fā)送數(shù)據(jù)的隨 機(jī)接入意圖。這些用戶位于圖6所描繪的物理位置。頻譜被分為編號(hào)為1、2、3和4的子組。在本例中分組是根據(jù)路徑損耗的。表1總 結(jié)了每個(gè)用戶單元的組屬性和發(fā)射功率要求。表1分組和功率控制表
權(quán)利要求
一種用于在基站和用戶之間通信的方法，包括將相鄰信道漏泄功率與用戶輸出功率相比較；在一個(gè)多載波系統(tǒng)中，根據(jù)所述相鄰信道漏泄功率與輸出功率的比較結(jié)果，選擇性地向用戶分配頻帶的一個(gè)或多個(gè)載波，其中向一個(gè)或多個(gè)更接近于基站的用戶分配更接近于工作信道頻帶邊緣的載波，向一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)離基站的用戶分配接近或在工作信道中心的載波。
2.如權(quán)利要求1中所定義的方法，其中所述被分配載波包括正交頻分多址載波。
3.如權(quán)利要求1中所定義的方法，其中每個(gè)被分配載波包括一簇正交頻分多址載波。
4.如權(quán)利要求1中所定義的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)載波中至少一個(gè)包括一個(gè)擴(kuò)展 碼，并且所述多載波系統(tǒng)包括一個(gè)碼分多址系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求1中所定義的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)載波中至少一個(gè)包括空分多址 系統(tǒng)中的一束天線。
6.如權(quán)利要求1中所定義的方法，其中所述多載波系統(tǒng)包括一個(gè)無線系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求1中所定義的方法，其中所述多載波系統(tǒng)包括一個(gè)電纜系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求1中所定義的方法，其中如果被分配載波位于或接近工作信道頻帶的中 心，則向一個(gè)或多個(gè)用戶發(fā)送使用擴(kuò)大的功率控制范圍的指示。
9.一種用于在多載波系統(tǒng)中分配載波的方法，所述方法包括 確定用戶相對(duì)于基站的位置；根據(jù)用戶相對(duì)于基站的位置，從多載波的頻帶中選擇用于向用戶分配的載波； 將選擇的載波分配給用戶；至少部分基于分配給用戶的選中的載波，指示用戶是否在其額定發(fā)射功率范圍之上調(diào) 節(jié)發(fā)射功率；在基站為所述用戶調(diào)節(jié)功率控制設(shè)置；以及基于用戶是接近還是遠(yuǎn)離所述基站，向用戶分配頻譜優(yōu)先碼，其中分配給遠(yuǎn)離所述基 站的用戶的頻譜優(yōu)先碼要優(yōu)先于分配給接近所述基站的用戶的頻譜優(yōu)先碼，并且其中基于 頻譜優(yōu)先碼產(chǎn)生載波分配。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中用戶越接近基站，選擇的載波則越遠(yuǎn)離頻帶中心。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中從多載波的頻帶中選擇載波包括 當(dāng)用戶遠(yuǎn)離所述基站時(shí)，選擇更接近或位于頻帶中心的載波；以及 當(dāng)用戶接近所述基站時(shí)，選擇遠(yuǎn)離頻帶中心的載波。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括 接收來自用戶的請(qǐng)求；計(jì)算與所述用戶相關(guān)的時(shí)延和路徑損耗；以及基于所述時(shí)延和所述路徑損耗來確定用于所述用戶的發(fā)射功率要求。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中確定功率發(fā)送要求還基于信噪疊加干擾比。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括基于載波分配發(fā)送命令給用戶以使用額定或擴(kuò) 大的功率控制范圍。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括當(dāng)用戶被分配第一預(yù)定頻譜優(yōu)先碼時(shí)，向用戶 分配位于頻帶中心的載波。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括當(dāng)用戶被分配優(yōu)先級(jí)低于第一預(yù)定頻譜優(yōu)先碼 的第二預(yù)定頻譜優(yōu)先碼時(shí)，向用戶分配與位于頻帶中心的載波相鄰的載波。
17.一種用戶與基站通信的方法，包括 用戶發(fā)出要發(fā)射的指示；用戶接收基于該用戶相對(duì)于其他用戶離基站的距離而選擇的載波的指示，其中所述載 波用于與基站通信；以及用戶接收來自基站的命令以至少部分基于用戶相對(duì)于基站的位置以及分配給用戶的 載波使用額定或擴(kuò)大的功率控制范圍。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括取決于用戶相對(duì)于基站的位置，升高或降低用 戶發(fā)射功率。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括接收來自基站的功率控制命令，并且其中所述用戶基于該用戶相對(duì)于基站的位置，調(diào) 高或調(diào)低用戶傳送功率。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括接收命令以基于被分配載波使用額定或擴(kuò)大的功率控制范圍；以及以同時(shí)滿足聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)相鄰信道漏泄功率比(ACPR)標(biāo)準(zhǔn)的更高功率發(fā)射。
全文摘要
描述了一種用于在多載波系統(tǒng)中分配載波的裝置和過程。在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理包括確定用戶(520)相對(duì)于基站(510)的位置(圖6的E、D、C、B、A)，從載波頻帶中選擇載波以根據(jù)用戶相對(duì)于基站(510)的位置分配給用戶(520)，并且向用戶(520)分配選擇的載波。
文檔編號(hào)A61F2/16GK101951675SQ20101026782
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2002年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月7日
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