[发明专利]CDMA蜂窝电话系统中的基站发射功率控制

说明书

发明领域

本发明涉及蜂窝电话系统。更具体地说，本发明涉及在码分多址蜂窝电话系统中切换状态下的基站发射功率控制。

发明背景

在一个蜂窝通信系统中，移动无线台在各个相应的无线信道上与基站通信。若干基站与一个交换节点相连，该节点又通常与一个连接蜂窝通信系统与其他通信系统的网关相连。从外部网络到移动台的呼叫被传送到网关，又从网关通过一个或多个交换节点到达为被叫移动台服务的基站。基站呼叫被叫移动台，并建立一条无线通信信道。

在一个码分多址(CDMA)移动通信系统中，基站和移动台之间发射的信息由一个有时被称为扩频码的数学码进行调制，以便与使用同一无线频段的其他移动台或基站对应的信息相区别。因此，各个无线“信道”以这些码字为基础来区分。CDMA的各个方面在多种著作中已有描述，例如《CDMA的应用和无线/个人通信》，Garg，Vijay K．等人，Prentice-Hall(1997)。扩频通信允许在两个或多个(分集)基站上接收移动信号，并同时进行处理，以生成一个接收信号。借助这种合并的信号处理能力，可以进行从一个基站到另一个基站(或从同一基站的一个天线扇区到另一扇区)的切换，而不对语音或数据通信产生任何可觉察的干扰。这种类型的切换通常被称为“分集切换”。在分集切换过程中，要在一个公共点上根据对接收数据“质量”所进行的判决，合并来自多个基站的信令和语音信息。通常这个公共点位于与基站相连的交换节点处。在反方向上，从多个基站发射语音和信令信息，并且移动台对所产生的结果进行合并。

CDMA系统提供“软”和“较软(Softer)”分集切换。在软切换中，当移动台移动到小区边缘时，相邻小区的基站会为该呼叫分配一个收发机，同时当前基站继续处理该呼叫。因此，该呼叫在先转换后中断的基础上由两个基站进行处理。软分集切换在两个基站同时处理该呼叫时进行，直到移动台距离其中一个基站足够近之后，由该基站完全处理该呼叫。当移动台在同一基站的两个不同扇区之间切换时，进行的是较软分集切换。

由于一个CDMA通信系统中的所有用户都同时使用同一频段发射信息，因此每个用户的通信都会干扰其他用户的通信。另外，基站从距离较近的移动台上接收的信号要比从位于基站小区边界处的移动台上接收的信号强得多。因此，远距离移动通信被覆盖，并受到近距离移动台的控制，这就是为什么这种情况有时被称为“远近效应”的原因。

因此，为了通过降低不必要的干扰来增加容量，无论与基站的距离远近，所有移动台发射的信号到达基站时都应该有大致相同的平均功率。所以，从移动台到基站的上行链路(反向)发射功率控制(TPC)是改善CDMA系统性能和容量的最重要因素之一。通常，移动台要根据信号强度来控制其发射功率，以产生一个从基站接收的信号的信噪比(SNR)值(或其他合适的度量)(开环发射功率控制)，同时基站向移动台发射功率控制消息(闭环功率控制)，最终目的是要把基站对于所有移动台发射的接收功率都控制在一个较小的容限范围内，例如1dB。

下行链路(或正向)发射功率控制对于从基站到移动台的发射也同样重要。具体地说，就是基站根据下行链路功率控制消息或移动台发送的其他命令来改变其发射功率。进行下行链路功率控制有好几个原因。

进行下行链路功率控制的一个原因是考虑到在某些覆盖区域位置上，从基站到移动台的下行链路信道可能异常恶劣的情况。这种位置的一个实例是一个到一个或两个相邻小区的路径损耗几乎与到正和移动台通信的基站的路径损耗相同的点。在这种位置上，总干扰增加到是移动台在距离基站较近处所受干扰的好几倍。另一个原因是来自这些相邻小区位置的干扰将不会与所想要的信号一起衰落。还有，移动台可能处于几个很强的多径信号到达时导致较大干扰的位置。在其他情况下，移动台可能处于信号干扰比异常良好的位置。进行下行链路功率控制的另一个原因是为了减小由不必要的基站高发射功率电平导致的小区间干扰。通过把下行链路功率电平调整到实现某种质量所需的最小值上，可以避免不必要的干扰。如果下行链路功率电平是固定在一个恒定的高电平，以确保恶劣条件下的最低质量，那么大部分时间里下行链路功率将会太高，从而导致不必要的干扰。这种干扰降低了小区容量。在以上所有情况下，基站都最好能提高或降低其发射功率，以在确保可接受质量的同时在一定程度上减小对其他信号可能产生的干扰。