一种结合闭环功率控制的闭环发送分集方法.pdf

本发明为已经采用了单比特闭环功控的CDMA系统提供闭环分集的能力。通过重新定义反馈指令，以及在基站端增加一副天线、一个移相器、功率分配器及相应的控制电路，可在移动台不额外增加反馈负荷、基站不额外增加辅助导频的情况下，同时实现闭环功率控制和闭环发送分集。移动台不需要分别估计来自两个天线的信道条件，不需要知道基站的天线个数。当基站只有一副天线时，它仍然是一个单比特闭环功控系统；当基站有两副天线时，它自动具有闭环发送分集的功能。

1.  一种为已经采用了单比特闭环功控技术的CDMA系统提供闭环发送分集的方法，其特征在于：移动台重新定义反馈比特的含义，基站利用单比特的反馈指令同时实现闭环功率控制和闭环发送分集。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于：移动台按功控组时间顺序交替反馈两种类型的单比特指令，A类比特指示移动台接收信号和功控目标的比较结果，B类比特指示移动台接收信号和前一时刻测量值的比较结果。

3.  如权利要求1所述的方法，其特征在于：基站增加第二副天线，并在第二副天线上设置一个移相器，基站将发送信号平分功率后同时通过两副天线发送。

4.  如权利要求1所述的方法，其特征在于：在每个功控组时间内，移相器按照当前的移相方向移动一个固定的移相值，当基站收到的指令是B类比特且表示信道在变坏时，当前的移相方向反向。

5.  如权利要求1所述的方法，其特征在于：基站收到A类比特时按照常规的方式进行发送功率控制。基站收到B类比特时，如果信道持续变坏且低于功控目标，则以一个较大的步长增加发射功率；如果信道持续变好且高于功控目标，则以一个较大的步长降低发射功率；如果不属于这两种情况，则维持发射功率不变。

一种结合闭环功率控制的闭环发送分集方法
                            技术领域
本发明涉及无线通信技术，尤其涉及CDMA系统中前向的闭环发送分集和闭环发射功率控制方法。
                            背景技术
CDMA系统是干扰受限的系统，合理分配基站的发射功率，使得基站为每个用户发射的功率恰好达到需要的数量可以达到节约基站发射功率和降低干扰的目的，从而有效增加系统的容量。由于移动台运动、阴影、快衰落、干扰变化等各种原因，系统需要采用闭环发送功率控制(以下简称闭环功控)技术来达到上述目的。一种常用的闭环功控方法是由移动台周期性地测量接收信号的功率或者信扰比，并周期性地向基站发送一个1比特的指令，要求基站将其发射功率提高或者降低一定步长。这个周期称为一个功控组。
如果基站具有多副天线，合理运用这些天线能够为系统性能带来收益。在基站端应用多天线的常见情形之一是，发送端(基站)具有两副天线，接收端(移动台)有一副天线。发送分集技术在发送端利用多天线发送相同内容的信息。发送分集可以是开环的(如STBC、STCC、OTD等)，也可以是闭环的(如STD、CL1、CL2等)。开环发送分集发送信息的方式不受移动台控制；闭环发射分集通过移动台的控制来进行发送。由于闭环发送分集具有额外的来自移动台的信息，所以它的性能比开环发送分集更好，但在频分双工的系统中，闭环发送分集的缺点是需要额外的反向传输能力以使移动台能够向基站发送实现闭环分集需要的控制信息。增加额外的反馈能力意味着要在反向容量方面付出一定的代价。有些发送分集系统，包括开环和闭环的分集(例如STBC、OTD、STD等)，需要基站在第二副天线发送辅助导频以是移动台能够分别测量来自两个天线的信道条件，这一点除了增加了一定的复杂性外，也意味着前向容量有所损失。
                            发明内容
本发明针已经设计有单比特闭环功控的的CDMA系统，在移动台不额外增加反馈负荷，基站不额外增加辅助导频的情况下，可以同时实现闭环功率控制和闭环分集的功能。
为了实现发明目的，本发明提出的方法包括：
1、移动台重新定义了反馈的单比特控制指令。在不同的功控组时间内，按时间交替，反馈比特分成A类比特和B类比特两种。A类比特反映移动台测量到的接收功率(或者信扰比)是高于还是低于功控目标值；B类比特反映移动台)测量到的接收功率(或者信扰比)是高于还是低于前一功控组周期的测量值，也即反映信道条件是在变好还是在变坏。
2、基站安置两副天线，把原来送往一副天线的信号按各自一半的功率同时分送两副天线，在第二副天线上增加一个移相器。
3、基站根据接收到的反馈指令同时控制总的发送功率和第二副天线上移相器的相移量。实现发送分集的方法是，基站在每个功控组时间内使移相器按照当前的移相方向移动一个固定的相移值，如果接收到B类比特且它指示信道在变坏，则改变移相方向。实现发送功率控制的方法是：如果收到A类比特，则还按常规的方式控制发送功率；在收到B类比特时，如果信道持续变坏且低于功控目标，则以一个较大的步长增加发射功率；如果信道持续变好且高于功控目标，则以一个较大的步长降低发射功率；如果不属于这两种情况，则维持发射功率不变。
本发明对原有系统的空中接口改造很少。移动台不需要知道基站是有一副天线还是有两副天线，移动台不需要分别测量两副天线的信道特性，移动台不需要为实现闭环发送分集额外增加反馈指令，基站不需要为第二副天线增加用于移动台信道估计的辅助导频信道。
                            附图说明
图1.采用本发明的方法时的系统构成示意图
图2.基站根据接收指令同时控制发送功率和相位移的具体方法
                           具体实施方式
下面结合附图和实施例来进一步说明本发明。
采用本发明的方法时，系统构成的一个实施例如图1所示，该图包括基站(11)和移动台(12)两大部分。
在基站部分，12、13分别是第一、二副天线；14是功率可以控制的放大器；15是功率分配器，它把发送信号的功率平均分配到两个天线上；16是可以步进控制的移相器，其移相范围必须达到360°；电路17用来控制15和16；18部分是接收识别移动台反馈指令的电路。和已有的采用单比特闭环功控的系统相比，本发明新增加的部分是13、15、16，本发明做了改动的是17，其余的12、14、18是原来就存在地部分。
在移动台部分，22是接收天线；23是移动台的信号质量测量电路，信号质量可以表现为接收信号的功率，或者表现为接收信号的信扰比；24是一个延迟储存电路，其左边输入是23当前的测量结果，其右边输出是23在前一个功控组周期内的测量结果；开关25受时钟控制，按功控组周期交替切换。当开关置上时，C点输出的是B类比特，C＝1表示移动台接收信号的质量在变好；当开关置下时，C点输出的是A类比特，C＝1表示移动台接收信号的质量高于功控目标P_target。比较器26输出的C是二进制比特。27将指令C发送到基站，每个功控组时间发送一个比特。和已有的采用单比特闭环功控的系统相比，本发明新增加的部分是24、25，其余的22、23、26、27是原来就存在的部分。
图2是图1中的17的具体操作方法，包括控制功率和控制相位两部分内容。
1、发送功率控制
(1)如果C₁是A类比特，则C₁＝1表示接收信号的质量优于功控目标，此时发送功率降低Δ₁分贝；C₁＝0表示接收信号的质量低于功控目标，此时发送功率增加Δ₁分贝。
(2)如果C₁是B类比特，则
(a)C₁＝1表示接收信号的质量在朝着好的方向变化，如果前一周期移动台的信号质量高于功控目标(这一点表现为C₂＝1)，则将发送功率降低Δ₂分贝，Δ₂比Δ₁大一些；如果前一周期移动台的信号质量低于功控目标(这一点表现为C₂＝0)，则维持原来的发送功率不变。
(b)C₁＝0表示接收信号的质量在朝着坏的方向变化，如果前一周期移动台的信号质量低于功控目标(这一点表现为C₂＝0)，则将发送功率增加Δ₂分贝；如果前一周期移动台的信号质量高于功控目标(这一点表现为C₂＝1)，则维持原来的发送功率不变。
2、第二副天线上的相移控制
(1)任何功控组周期内，移相器都按照当前设定的移相方向移动θ°。当前设定的移相方向有正向移相和反向移相两种不同，其初始值可以随意设置。
(2)当C₁是B类比特且C₁＝0时，移动台的信号质量在变坏，此时将移相方向反转。
这样的相位控制过程将使两副天线上发送的信号趋向于在移动台同相相加，从而达到闭环发送分集的目的。