CN1035978C - 蜂窝无线电系统中调整发射功率的方法及用户装置 - Google Patents

Abstract

本发明所提出的在呼叫建立时调整蜂窝无线电系统中用户移动台发射功率的方法和用户装置的特征是：用户移动台对在一个公共控制信道上从系统的基站接收到的有关其本身的数据信号的功率进行测量，然后用根据测量结果计算得出的发射功率向基站收发信台发送信道请求信号。采用本发明，可使基站接收机所接收的分别由覆盖区域内各移动台发送的相应信道请求信号的电平相差不大，从而避免了过大的信道请求信号所引起的干扰。

Description

蜂窝无线电系统中调整发射功率的方法及用户装置

本发明涉及在建立呼叫时调整蜂窝无线电系统中用户移动台的发射功率的方法。这种蜂窝无线电系统在每个网孔中都有至少一个与处在该网孔内的移动台进行通信的基站；在该系统中，基站在至少一个对于所有移动台是公共的控制信道上发送有关其本身的数据；以及这系统有至少一个公共控制信道用于从移动台向基站发送要求在业务信道上建立实际连接的信道请求；在这系统中，移动台能根据基站在一个控制信道上发送的数据调整各自的发射功率。

在蜂窝系统中，当用户移动台希望与基站接触时，就在蜂窝无线电网的为此目的特意指配的一个控制信道上发送一个信道请求。根据这个请求，基站为移动台分配一个用来通信的实际信道。另一方面，基站有规律地在公共控制信道上发送数据使移动台各自与基站收发信台同步；在这些信道上，基站对网路、业务信道和控制信道的频率以及入局呼叫所要接到的移动台进行标识。在空闲模式(已接到网上，但尚未受呼叫占线)，移动台不断在这些控制信道上收听基站的信号。

迄今所知，对于所有处于同一基站覆盖区内的各移动台来说，在实际信道上发送信道请求和前几个消息的功率电平都是相同的。基站在公共控制信道上发送有关这个初始功率的数据以及其他有关基站的数据。在建立了连接后，基站或基站控制器开始根据测量结果和连接质量逐步调整移动台的功率。

虽然处在同一基站覆盖区内的各移动台都以相同的功率发送信道请求信号，但基站接收机所检测到的来自不同移动台的信号的电平相差很大。这是因为无线电波传播路径不同而引起的。移动台通常是随机地分布在基站覆盖区内的，而每个网孔的直径可以达到30公里，因此各移动台到基站的距离可能差别很大。由于无线电波的衰减平均来说与无线电波传播距离的平方成正比，所以，以同样功率发射的各信号在基站处接收，功率就相差很大。

当基站在控制信道接收各个信道请求时。由于相继的信号电平相差很大，就会在接收机中造成一系列问题。在连接建立后，基站试图调整功率，但通常需要一定时间，而且不可避免地会出现干扰。例如，在GSM中，当基站接收到附近的移动台发来的信道请求信号时，如果这信号的功率很大，基站接收机可能饱和，而下一个时隙就会因接收机的不稳定而丢失。这种情况即使在基站遵从GSM技术标准进行工作时也可能发生。在连接建立后，基站开始调整移动台的功率，但是如果发射信道请求信号的功率离所要求的功率相差很大的话，调整可能需要几秒钟，在这段时间里移动台就会影响系统的工作。

本发明的目的是避免所接收的信道请求信号电平相差很大，从而消除了由于所接收的信道请求信号电平相差很大而干扰基站接收机的工作。

这个目的是用本发明所提出的方法达到的。这种方法的特征是移动台用根据在公共控制信道上从基站接收到的信号的测量功率估计出在移动台和基站之间的无线电传播路径上发生的衰减，并根据所得估计值控制信道请求信号的发射功率。

本发明还提出了一种用于在每个网孔都有至少一个与位于该网孔内的移动台通信的基站的蜂窝无线电系统中的用户移动台，在这系统中，基站在至少一个对于所有移动台是公共的控制信道上发送有关其本身的数据；该系统有至少一个从移动台向基站发送要求在业务信道上建立实际连接的信道请求信号的公共控制信道；移动台包括根据基站在一个控制信道上发送的数据调整发射功率的装置。本发明的移动台的特征是其中还包括根据在一个公共控制信道上从基站接收到的信号的测量功率，估计出在移动台和基站之间的无线电传播路径上发生的衰减，并根据所得估计值控制信道请求信号的发射功率的装置。

在空闲模式，移动台不断与基站系统接触。移动台通常能接收属于不同网路的多个基站的信号。因此移动台必需能区别各个网路，选择最有利的基站。为此，移动台需要有关各基站的信息。基站在公共控制信道上发送这信息，各移动台均能收到。

在按照本发明测出在公共控制信道上所接收的信号的功率后，就能调整信道请求信号的发射功率，使得基站接收到这个请求时电平不会过高而影响工作。

下面结合附图通过具体实施例对本发明进行详细说明。在这些附图中：

图1为可应用本发明所提出的方法的蜂窝无线电系统的一部分的示意图；

图2例示了GSM的各种控制信道多帧结构；

图3示出了GSM中连接建立过程的信令方式；

图4a为移动台在空闲模式功率调整流程图；

图4b为连接建立过程中功率调整算法流程图；

图5例示了本发明的用户移动台的结构。

本发明的方法适用于存取信道结构如权利要求1的序言部分所述的各种蜂窝网系统，特别在用于数字式泛欧移动电话通信系统GSM和相应的数字系统，诸如DCS 1800将更为优越。下面将以GSM为例对本发明的主要实施例进行说明，当然本发明并不局限于此。

图1示出了GSM蜂窝网系统结构的示意图。基台控制器BSC1、BSC2通过数字传输链路12接至移动业务交换中心MSC，而基站BTS1、BTS2和BTS3、BTS4分别通过数字传输链路11接至相应的基站控制器BSC1、BSC2。每个BSC配上所连接的基站就形成了一个基站子系统。通常一个基站BTS的覆盖区形成一个网孔。GSM的结构和特性在GSM技术标准中有详细说明，该技术标准在此列作参考。

每个基站都有一定数量的物理无线电信道，其中有些是业务信道，而另外一些是公共控制信道。业务信道用来发送处在本网孔内各移动台的呼叫中的话音和数据，以及基站收发信台与各移动台之间的业务信令。公共控制信道用来向处于空闲模式的移动台进行数据传输，也还用于建立连接。

GSM的物理信道内时分多址TDMA帧组成，每个帧通常包括8个时隙，在这些时隙中发送相应的逻辑信道。逻辑信道包括业务信道和控制信道。一个复帧包括51个或26个TDMA帧。图2例示了在从基站BTS至移动台MS和从移动台MS至基站BTS的无线电路径上所使用的各种控制信道复帧。

本发明所涉及的逻辑信道包括公共控制信道CCCH。在GSM中，基站BTS在CCCH中的广播控制信道BCCH上发送有关其本身的数据。在这个信道上，移动台MS可以接收到有关网孔标识、网孔其他公共信道、基站发射功率这些信息。

在启动连接建立过程前，移动台MS处于收听BCCH的空闲模式。移动台测量出所接收的信号的功率电平。由于在BCCH上发送的数据还包括指示基站发射功率的数据，因此移动台就能计算出当时的无线电传播路径所引起的信号衰减。据此，移动台可以估计出应向基站发送信道请求信号所需的发射功率。

按照本发明的一个优选实施例，基站也可以在BCCH上发送指示基站接收机所需的信道请求信号的功率。通常，这个所需功率为-80dBm。根据这个功率以及前面所计算得到的无线电传播路径的衰减，就可以直接算出所需的发射功率。

图4a例示了移动台在空闲模式的工作情况。在接收机中测量出所接收的BCCH信号的功率P_BCCH外，移动台还从BCCH消息中读出基站发送该消息的功率，以及基站接收机所需的信道请求信号的功率P_RQ。

无论是由基站系统还是由移动台启动，呼叫建立过程是相同的。图3例示了基站系统BSS寻呼一个移动台MS时的信令交换情况。图4b例示了在连接建立过程期间的功率计算算法。基站系统在检测到一个要发给位于其覆盖区内的一个移动台的入局呼叫时，就在CCCH中的寻呼信道PCH上发送一个寻呼请求。移动台检测到这呼叫后，计算出发射信道请求所需的功率。为了计算这功率，移动台首先通过将基站的发射功率P_RTS减去所接收到的功率P_BCCH，得出无线电传播路径形成的衰减L。然后将得到的无线电路径衰减L加上基站所要求的接收功率P_RQ就可计算出发射信道请求所需的接收功率P_MS。移动中以计算得出的功率P_MS在CCCH中的随机存取信道RACH上发送一个信道请求。基站系统在接收到信道请求时，并没有有关这信道请求与上次发出的寻呼请求之间的联系的信息。基站系统为移动台MS分配一个信令信道SDC-CH，并在存取允许信道AGCH上发送一个即时分配信令通知移动台MS。移动台分配到SDCCH后，就在这信道上发送一个寻呼响应，而基站系统将这个响应发给访问用户位置寄存器VRL。根据这个响应，VRL建立起无线电连接，然后将呼叫控制移交给MSC。

在连接建立后，基站系统开始调整移动台的功率。基站系统为了可以启动调整，必需要有移动台发送信道请求信号的功率的信息。移动台利用SDCCH或SACCH信令信道将所使用的功率信息发送给基站系统。此后，功率按GSM技术标准进行调整。

当移动台始发呼叫时，情况与上述相同，只是从发出信道请求开始执行各程序。

图5例示了本发明所提出的用户移动台MS的结构。MS包括天线3、双工滤波器28、接收机21、发射机29和频率合成器27。天线3接收的信号通过双工滤波器28送至接收机21后，在A/D变换器22中进行了变换。经变换的信号送至检测器23，而后执行多路去复用24。在信道解码器25中经过信道解码的信号通过话音解码器26加到放大器上。在发送方向上，拾音器提供的信号经话音编码器34编码后在信道编码器33内受到信道编码。所得信号经过多路复用器32、TDMA脉中串形成器31、调制器30送至发射机29，再通过双工滤波器28送至天线3。MS还有一个对所有上述各功能块进行控制的控制装置35。这个控制装置能根据基站在公共控制信道上发射的信号功率计算出传输信道请求所需的发射功率。如果基站已经在公共控制信道上广播了所使用的发射功率，控制装置35就能直接计算出在无线电传播路径上发生的衰减，从而据此估计出所需的发射功率。本发明所提出的用户移动台可以是移动电话、数据移动台，或者是在蜂窝无线电系统中工作的任何其他类型的移动台。

虽然本发明以上是结合附图所示实例加以说明的，但可以理解本发明并不局限于此，在许多方面都可根据本发明的精神进行修改，这应仍属所附权利要求提出的本发明专利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种在建立呼叫时调整蜂窝TDMA无线电系统中的用户移动台的发射功率的方法，所述系统在每个网孔中都有至少一个与处在该网孔内的移动台进行通信的基站；在所述系统中，基站在至少一个对于所有移动台是公共的控制信道上发送有关其本身的数据；以及所述系统有至少一个从移动台向基站发送信道请求信号以在业务信道上建立实际连接的公共控制信道；在所述系统中，移动台能根据基站在一个控制信道上发送的数据调整各自的发射功率，所述方法的特征是移动台根据在一个公共控制信道上从基站接收到的信号的测量功率，估计出在移动台和基站之间的无线电传播路径上发生的衰减，并根据所得估计值控制信道请求信号的发射功率。

2.根据权利要求1所提出的方法，其特征是在所述系统调整移动台的发射功率时，初始值为移动台所给出的初始值。

3.一种用于在每个网孔都有至少一个与位于该网孔内的移动台进行通信的基站的蜂窝无线电系统中的移动台，在所述系统中，基站在至少一个对于所有移动台是公共的控制信道上发送有关其本身的数据；以及在所述系统有至少一个从移动台向基站发送信道请求信号以在业务信道上建立实际连接的公共控制信道；而移动台包括根据基站在一个控制信道上发送的数据调整发射功率的装置，所述移动台的特征是其中还包括根据在一个公共控制信道上从基站接收到的信号的测量功率，估计出在移动台和基站之间的无线电传播路径上发生的衰减，并根据所得估计值控制信道请求信号的发射功率的装置。

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