在无线通信系统中向用户单元 分配发送功率的方法和系统 本发明一般涉及无线通信系统，更特别地，涉及用于分配和限制收发器发送到一个无线通信系统中用户单元的发送功率的一个改进方法。
在一个典型的无线通信系统中，一个基站收发器被用于向和从随机地位于一个无线通信系统的覆盖区域内的用户单元发送和接收无线频率通信信号。为了保持与每一个用户单元有一个可靠的通信链路，这个收发器可能发送具有对每一个用户单元均独立选择为不同大小功率的一个复合信号。例如，参考图1，无线通信系统服务区域50可能包括向多个用户单元54-62提供服务的一个基站或者收发器52。这些用户单元中的某些单元可以进行语音数据通信，或者进行其它实时数据地通信，如用户单元54,56，和60所显示的，而其它用户单元可能进行非实时数据的通信，如用户单元58和62所显示的。如这里所使用的，“实时数据”被定义为需要保证其到达时间的数据，或者如果这个数据的延迟超过一预定时间就不再有用的数据。实时数据可能包括数字化语音，视频数据，从用于控制实时操作的传感器来的数据，和其它类似的数据。非实时数据可能包括从互联网来的、表示万维网页面的数据或者在一个文件传输协议(FTP)会话期间被传送的其它文件，一旦整个文件被传送完成后才进行播放的音频或者视频数据，和其它类似的数据。
如图1所显示的，用户54-62中的每一个均需要一个不同的发送功率，其中这样的功率是在收发器52中被分配的。影响分配到一个用户单元的发送功率的因素之一是这个用户单元到这个收发器52之间的距离。如图1所显示的，分配到用户单元54的这个功率典型地将比分配到用户单元60的功率小，这个用户单元60位于这个无线通信系统服务区域50的边缘。并且与另一个相比，分配到用户单元62的功率将比分配到用户单元58的功率多，因为它们到收发器52之间的距离有差异。
影响分配到一个用户单元的发送功率的另一个因素是在这个用户单元和收发器之间的一个传播路径上出现了一个衰减物体。例如，在图1中，建筑物64位于用户单元56和收发器52之间。建筑物64对信号进行衰减，以使收发器52必须分配更多的功率到用户单元56，以确保可靠的通信。
第三个影响功率分配的因素是这个通信链路的数据速率。一般，进行一个语音呼叫的用户单元需要的功率比接收非实时数据的用户单元的功率要少。这是因为优选地，非实时数据被以一个更高的数据速率来传输，所以需要更高的分配发送功率来在进行接收的用户单元上维持每比特所需要的能量。对一个语音呼叫的一个典型比特速率是4Kbps，而一个非实时数据的一个比特速率可能是64Kbps。
在一个通信系统中，用户单元的数目是可变的，并且与这个发送器之间的距离也是可变的，并且数据的类型和对信号进行衰减的物体的位置也是可变的，在某些情形下，一个收发器可能被要求以比它能够发送的功率高的功率进行发送。这样，每一个收发器具有一个最大发送收发功率，这是不能够被超过的。在现有技术中，通过限制这个收发器同时提供服务的用户单元数目来避免以超过最大收发功率来进行发送。对用户数目的限制，与一个较大功率放大器的选择一起，提供了不能够超过最大收发器功率的一个设计余量和一个统计的期望值。这个方法不是最优的，因为这个系统运营商本来可以利用这个设计余量获得收益而不会破坏收发器的容量。
其它保护收发器的方法包括测量在这个收发器中的温度传感器部件的温度，并且如果这个部件的温度超过了一个最大温度，就关闭这个收发器。这个方法并不可取的，因为当这个收发器进行冷却并且返回到一个安全的工作温度时，许多呼叫会被中断并且用户会感到不高兴。
所以，对该领域内的技术人员就很清楚，存在对一个改进的方法和系统的这样一个需求，这个改进的方法和系统是用于在向一个无线通信系统中的多个用户单元提供服务的一个收发器中分配发送功率的，其中这个功率分配方法保护了这个收发器，而在限制允许的条件下尽可能多地保持用户服务。
后附权利要求书提出了相信是本发明的全新特点的特征。但是，当联系附图进行阅读时，并且通过参考下述对一个示例性实施方式的详细描述，可以最好地理解本发明本身，以及一个优选使用模式，本发明的其它目的，和其优点，其中：
图1描述了具有用于向多个用户单元提供服务的一个收发器的一个无线通信系统服务区域；
图2是显示用于描述根据本发明的这个方法和系统的工作的一个高层逻辑流图；
图3和4进一步显示了在两个不同情形下的、根据本发明的这个方法和系统的工作。
图5是根据本发明的这个方法和系统的一个收发器。
现在参考图2，图2描述了显示根据本发明的这个方法和系统的工作的一个高层逻辑流图。如所显示的这个实施方式所描述的，这个过程从模块100开始，其后进行到模块102，其中这个过程对每一个用户单元决定一个优先级和一个所请求的发送功率。一个用户单元的优先级可以是基于一个或者多个因素的，例如这个用户单元是否被设置成接收实时或者非实时数据，这个用户与系统运营商所签订的服务级别，这个用户单元是否工作在一个紧急情形下，和其它类似的因素。一个无线通信系统可以被设计成具有两个或者多个优先级。
一个用户单元所请求的发送功率可以从这个用户单元所发送的一个直接请求而获得，或者可以通过检查测度，例如帧删除速率(FER)来间接地决定。
下面，这个过程确定这个总的请求发送功率是否超过了一个最大收发器功率，如在模块104所显示的。总的请求发送功率是被这个收发器所提供服务的每一个用户单元所请求的总的发送功率。这个最大收发器功率是这个收发器能够安全地进行发送而不会破坏电路或者产生其它问题的最大发送功率。如果总的请求发送功率没有超过这个最大收发器功率，这个过程就重新返回到模块102，来监视一个超过功率的条件。
在确定这个总的请求发送功率超过了最大收发器功率后，这个过程就确定将总的收发器发送功率减少到比最大收发器功率低所需要的一个功率限制量，如在模块106所描述的。
下面，这个过程根据用户单元的优先级将用户进行分组，如在模块108中所显示的。其后，这个过程根据这个组中每一个用户单元所请求的发送功率数量来对每一个优先级组进行排序，如在模块110中所描述的。
在确定了所需要的限制量，将这些用户分成优先级组，并且根据所请求的发送功率来对每一个组进行排序后，这个过程就可以选择一个或者多个用户单元来对分配给它们的发送功率进行限制。如在模块112所显示的，这个过程首先选择最低优先级组中请求了最大的发送功率量的这个用户。这个用户被限制到满足所需要的一个限制功率量的程度，或者直到达到了这个用户单元的一个最小的用户单元发送功率。如果需要对不止一个用户单元的发送功率进行限制来满足所需要的功率限制量，对在这个组中请求了第二最大发送功率的用户单元进行限制，直到总的收发器发送功率比最大收发器功率低，或者直到将这个用户单元限制到一最小用户单元发送功率。这个进行限制的过程是以所请求功率的降序来继续进行的，直到所需要的限制功率量已经被满足，或者直到最低优先级组中所有的用户单元已经被限制到一最小用户单元发送功率。
注意，优选地，一最小用户单元发送功率是其中数据仍然能够以一个最小比特速率被发送的功率，这确保这个呼叫或者数据会话可以继续进行，而不会产生掉话。进一步，这样一个最小比特速率可以作为分配到这个用户单元的功率减少的结果而产生。例如，当一个用户单元的功率开始变得比一个所请求的发送功率低时，这个用户单元就可以容忍一个较高的错误率。当这个错误率继续增加时，它可能会达到这个用户单元和这个收发器均同意以一个较低通信速率进行通信的一个点。这增加了链路的可靠性，因为这样每比特的时间会增加，由此增加了每比特的能量。
下面，然后，这个过程确定通过限制在最低优先级组中的一个或者多个用户单元，是否已经满足了所需要的功率限制量，如在模块114中所描述的。如果已经满足了这个所需要的功率限制量，这个过程就返回到模块102，来确定作为一个随后功率增加请求的结果，是否需要进行额外的功率限制。如果在模块114中，没有满足所需要的功率限制量，这个过程就开始以与参考模块112所讨论的方式类似的一个方式，来限制在一个较高优先级组中的用户单元的发送功率。这样，如在模块116中所显示的，一个最小数目的、较高优先级组中的最大请求功率用户的发送功率被限制到不比一个最小用户单元功率低的一个功率，直到已经对一些用户单元进行功率限制而将一个总的收发器发送功率减少到比最大收发器功率低时。
如果在将所有优先级组中的所有用户单元进行限制后，仍然没有满足所需要的功率限制量，这个过程就从请求了最大功率数量的用户单元开始，继续依次将最低优先级组中的用户单元置于休眠状态，直到所需要的功率限制量被满足，如在模块118和120所显示的。如果在将最低优先级的用户都设置为一个休眠状态后，仍然没有满足所需要的功率限制量，这个过程就将必要数目的高优先级的用户设置为一个休眠状态，直到满足了所需要的功率限制量，如在模块122和124中所描述的。在模块124后，这个过程返回到模块102。
尽管没有在图2中进行显示，但是当用户单元请求了较少的发送功率时，或者用户单元完成了它们的呼叫时，被分配到用户单元的发送功率就可以被增加，以使最终所有用户单元均被分配到它们所请求的发送功率。这样，当可以获得发送功率时，并且可以获得附加的容量时，功率限制就被消除了，因为它已经不再被需要。
现在参考图3，图2的流图中所显示的过程被进行进一步的描述。如参考图2中的模块102所讨论的，这个过程首先确定每一个用户单元的请求发送功率量。这以图形的形式被显示在标号200，其中用户单元54-62(见图1)所请求的功率量被显示为相应的标号254-262。如通过检查图1可以看出的，用户单元54请求了最少的发送功率，如在图3的标号254所显示的，而用户单元62请求了最大数量的发送功率，如在图3中的标号262所显示的。
一旦已经确定了每一个用户所请求的发送功率量，就可以通过将所有被请求的发送功率进行相加来计算出一个总的被请求发送功率。这个值然后被与一个最大收发器功率204进行比较，如图3中的图形所显示的。如果这个总的被请求发送功率量超过了最大收发器功率204，这个过程就根据被请求的发送功率量来对用户单元进行排序，如标号206所显示的。
下面，对一最小数目的被选择用户单元的被分配发送功率进行限制，直到将一个总的收发器发送功率减少到比最大收发器功率204低，其中用户单元62所请求的发送功率已经被限制到如标号362所显示的分配功率。
在图3所显示的示例中，一单个用户单元被进行限制，来将总的发送功率减少到比最大收发器功率低。作为本发明操作的一个进一步示例，图4显示了一个情形，其中两个用户单元被进行限制，如在标号362和360所显示的。注意，在图4中，最大收发器功率220是如此之低，以致仅通过限制用户单元62的发送功率还不能够满足所需要的功率限制量。在这个示例中，被分配到用户单元62的发送功率已经被限制到一个最小用户单元发送功率，这个功率足够使用户单元62能够激活呼叫。剩余的、所需要的功率限制量被从用户单元60所分配的发送功率中扣除，如标号360所显示的。
通过检查图2的流图，和图3和图4中的显示，应理解，在一个优选实施方式中，请求最大收发器发送功率的这些用户单元被首先进行限制，以限制所需要的一最小数目的用户单元，来将一个总的收发器发送功率减少到比最大收发器功率低。这样做的原因是对最小数目的用户单元产生负面影响，而仍然能够将所分配的发送功率数量限制到所需要的数量。对用户单元的负面影响包括因为缺乏所请求的功率，而延迟了对数据帧的接收，或者降低了通信性能。
现在参考图5，图5描述了可以被用于实现本发明的这个方法和系统的一个收发器。如所显示的，收发器46包括用于接收用户数据，并且用于对这样的数据进行格式化和进行调制以发送到用户单元的多个信道处理器400。
信道处理器400的输出被在加法器402中进行相加。在加法器402的后面包括来自所有用户的数据的这个复合数据在无线频率发送器404中被进行上变频，被调制，并且放大。无线频率发送器404的输出被连接到天线406。
另外，也被连接到天线406的是功率控制数据接收器408，这个功率控制数据接收器408被用于接收来自用户单元的数据，其中这样的数据被用于分配收发器46中的发送功率。在某些系统中，这样的数据可能包括命令收发器46将分配到一特定用户单元的发送功率增加或者减少一预定数量的一个周期性比特流。替代地，用户单元可能请求设置一个绝对的发送功率，或者可能请求将功率增加或者减少一特定数量。
功率控制数据接收器408的输出被连接到功率管理器410，功率管理器410被用于跟踪和更新被每一个用户单元所请求的发送功率。
功率管理器410的输出被连接到信道功率控制器412，信道功率控制器412位于每一个信道处理器400中。这样的信道功率控制器412可以被用于根据已经被分配到特定用户单元的发送功率来放大或者缩小这个用户数据。
功率管理器410也被连接到被请求的功率加法器414和功率限制器控制416。被功率管理器410传送到这两个部件的数据包括表示每一个用户单元所请求的发送功率的数据。被请求发送功率加法器414的功能是将所有被请求的发送功率分配进行相加，并且输出被收发器46所提供服务的所有用户单元的总的请求功率。这样的输出被连接到比较器418，比较器418计算这个总的被请求发送功率和最大收发器功率420之间的差异。最大收发器功率420可以是一个预设置值，或者可以根据在收发器46中所测量的其它关键值而计算出来。例如，最大收发器功率420可以从无线频率发送器404中的放大器中所测量的温度计算出来。
这样，比较器418的输出表示必须被进行限制以保护无线频率发送器404中的部件的功率数量。这个值被连接到功率限制器控制416，功率限制器控制416用于选择为了将总的收发器发送功率减少到比最大收发器功率低而需要对其发送功率进行限制的用户单元。
在一个优选实施方式中，功率限制器控制416包括排序器422和最小分配发送功率寄存器424。排序器422被用于对被请求功率的列表进行排序，以使能够很快地识别出请求了最大发送功率数量的用户单元。最小分配发送功率寄存器424被用于保存表示一个功率电平的一个变量，超过这个功率电平时这个用户单元将被进行限制。这个最小分配发送功率值被选择以在这个收发器和这个用户单元之间维持某些数据传送，或者替代地，这个值被选择为避免掉话的一个电平。但是，在某些实施方式中，最小分配发送功率值被设置为0。
功率限制器控制416的输出被连接到每一个信道处理器400中的信道功率限制器426。信道功率限制器426的目的是用于在将这个用户信号发送到加法器402以前，减少这个用户数据信号的发送功率。
如该领域内的技术人员将清楚的，本发明可以被用于一个多载波码分多址(CDMA)的系统中。在这样的多载波系统中，被发送到一个用户单元的数据可以被同时在多个载波上进行发送，并且这个用户单元接收所有这样的频率，以收集和解调这个数据。所以，在多载波系统中，每一个被用于多载波频率的收发器可以被使用本发明的方法和系统来进行独立的保护。这样，如果某些载波频率包括仅使用多载波用户单元中所使用的多个载波中的一个载波的用户单元时，对这一个载波中的限制和对其它剩余载波所需要的限制可以是不同的。
在阅读了上面的描述后，应清楚，本发明保护了收发器中敏感的电路，而同时增加了无线通信系统的容量。这主要是通过减少在现有技术中所使用的设计余量来保护这个收发器，并且通过使用这个设计余量中所包括的容量来向另外的用户提供服务而增加容量来有效地实现的。
为了进行说明和描述，已经提供了本发明的一个优选实施方式的前述描述。应注意，这里没有列举出所有的具体形式，也不将本发明局限于这个这里所公开的形式。根据上述教导，可以对本发明进行修改和改变。实施方式被选择和被描述，以提供对本发明的原理的最佳理解和对其实际应用的最佳理解，并且以使该领域内的一个普通技术人员能够利用本发明的各种实施方式和适合于特定使用设想的格式修改的实施方式。所有这样的修改和改变均被包括在由后附权利要求书所定义的本发明的范围内，当根据它们公平地，合法地，和公正地的广度来理解它们时。