专利名称：功率可控无线移动通信系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种采用自适应调制和编码方案的功率可控无线移动通信系统及其方法，并且更具体地说，涉及一种用于通过使用信噪比(SNR)，在采用自适应调制和编码方案的功率可控无线移动通信系统中控制移动台的输出功率的装置及其方法，该信噪比从由移动台发射到基站的反向信号中提取。
背景技术：
一般地说，在无线通信系统中，功率控制的最终目的是通过对于无线信道中的信号衰减的补偿，提供预定质量的通信信道，以便信号可以适当的信号强度由接收端接收。同时，随着无线通信网络已发展到蜂窝网络，由于同信道干扰或多用户干扰，在系统的性能和容量方面功率控制已经成为一个重要的因素。特别地说，在码分多址(CDMA)类型的移动通信系统中，系统的容量基于接收端的信噪比(SNR)决定，并且保持所需的信噪比(SNR_REQ)，该信噪比是解调端所需的预定的信号电平，同时的用户的数目可增加。相应地，如果通过调整每个用户的功率控制而将在反向方向中的near-far(远近)问题减至最小，则可提供较其他发射方法更高的频率效率。
现有技术无线通信系统中的功率控制方法的一个范例是固定步长闭环(fixed step-size closed-loop)功率控制(FCLPC)方法，该方法由InterimStandard(IS)-95提出。在FCLPC方法中，基站测量移动台(或终端)的信号的强度，然后向该移动台发射功率控制命令。如果信号的强度小于所需的SNR，则该基站将在功率控制命令中包含的功率控制位设为‘0’，以使移动台的发射信号强度增加+1dB。如果信号的强度大于所需的SNR，则该基站将功率控制位设为‘1’，以使移动台的发射信号强度减小1dB。即，在该方法中，移动台的发射功率的变化的范围固定在±1dB。相应地，该方法对于信号的范围是慢速并逐渐的变化的情况有效，但是，因为该方法在其收敛速度方面是有限的，所以当信号的变化范围是宽的时，该方法不适用。
最近，为了提供高的发射速率，已采用高频率效率的调制方法。然而，如果信道状态变坏，则不能使用带有高频率效率的调制方法。因此，在根据信道的状态可自适应地选择调制方法和信道编码方案的条件下，使用自适应调制和编码(AMC)方案。在采用AMC方案的系统中，接收端所需的SNR以阶梯的形状突然地变化。
图1显示在采用自适应调制和编码(AMC)方案的移动通信系统中所需SNR根据时间的变化；和根据传统的功率控制方法，SNR根据时间的变化。在该图中，曲线表示根据AMC方案当调制方法和编码从正交幅度调制(QAM)+3/4变化至四相移相键控(QPSK)+3/4时的所需的SNR；并且阶梯形线表示根据传统的功率控制方法的SNR。该图显示出传统的方法不能满足所需的SNR。
即，该传统的功率控制方法没有考虑AMC方案，在该AMC方案中的每个分组或帧中，SNR快速地变化。相应地，传统的功率控制方法不能提供实时的控制，并且由于不稳定的接收信号引起呼叫断开，以及由于信号发射功率的浪费引起的诸如同时的用户的数目的减少的负面效果。此外，如果在小区中或网络中的所有移动台引起如图1所示的结果，则也可能发生容量的降低。为了解决该问题，提出了基于移动台的移动速度，根据信号的电平的变化的可变功率控制的方法。然而，这些方法通过假设采用相同的调制和解调方法，根据移动台的移动速度考虑信号的变化范围。相应地，对于调制和解调方法是变化的AMC方案，这些方法不是最优化的。因此，需要适于采用AMC方案的系统的功率控制方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供采用自适应调制和编码(AMC)方案的移动通信系统及其方法；当调制和解调方案变化时根据变化的方案，该系统调整移动台的输出功率。
根据本发明的一个方面，提供一种采用自适应调制和编码方案的无线通信系统；该系统包括信噪比(SNR)提取单元、调制和编码方案决定单元、功率控制值决定单元和信号生成单元；该信噪比(SNR)用于提取从按照预定的调制和编码方案处理并接收的信号中提取SNR；该调制和编码方案决定单元用于将提取的SNR与对于接收的信号所需的所需SNR作比较，并再次决定反映至少包括比较结果的条件的调制和编码方案；该功率控制值决定单元用于将提取的SNR与决定的调制和编码方案的信号所需的所需SNR作比较，并根据比较的结果决定功率控制值；该信号生成单元用于将指示决定的调制和编码方案的字段和相应于功率控制值的功率控制命令字段插入将发射的数据中，根据决定的调制和编码方案处理该结果并生成发射信号。
根据本发明的另一个方面，提供一种采用自适应调制和编码方案的无线通信方法，该方法包括(a)从按照预定的调制和编码方案处理并接收的信号中提取SNR；(b)将提取的SNR与对于接收的信号所需的所需SNR作比较，并再次决定反映至少包括比较结果的条件的调制和编码方案；(c)如果在步骤(b)中确定的调制和编码方案与先前的调制和编码方案不同，则将提取的SNR与决定的调制和编码方案的信号所需的所需SNR作比较，并根据比较的结果决定功率控制值；并且(d)将指示决定的调制和编码方案的字段和相应于功率控制值的功率控制命令字段插入将发射的数据中，根据决定的调制和编码方案处理该结果并生成发射信号。
通过参照附图详细地说明其中的优选实施例，本发明的上述的目的和优点将变得更加明显，其中图1显示在采用自适应调制和编码(AMC)方案的移动通信系统中，所需SNR根据时间的变化的波形图；和根据传统的功率控制方法，SNR根据时间的变化的波形图；图2是根据本发明的采用AMC方案的移动通信系统的方框图；图3是根据本发明的采用AMC方案的移动通信系统的流程图；图4是本发明和现有技术的SNR的变化的波形图。
具体实施例方式
图2是根据本发明的采用AMC方案的移动通信系统的方框图，并且图3是根据本发明的采用AMC方案的移动通信系统的流程图。
参照图2，移动通信系统包括基站200和移动台210。基站200包括SNR提取单元201、调制和编码方案决定单元202、所需SNR存储单元203、功率控制值决定单元204和信号生成单元205。移动台210包括命令提取单元211、处理单元212和放大单元213。通过参照图3的流程图，现将解释每个部件的操作。
在步骤301中，SNR提取单元201从由移动台210发射的信号中提取SNR。在步骤302中，调制和编码方案决定单元202将提取的SNR和所需的SNR作比较，并考虑该比较结果，判断当前调制和编码方案是否应当改变；并且，如果该方案应当改变，则应当将当前的方案变为何种方案。通常，在采用AMC方案的移动通信系统中使用的信号的功率范围较在没有采用AMC方案的移动通信系统中使用的信号的功率范围相对的较宽，因此对于在前一个系统中的一个移动台决定调制和编码方案对于小区有较大的影响。相应地，为了保持更稳定的容量和性能，在考虑整个小区或整个网络的负载以及一个移动站的信道状态之后，决定调制和编码方案。
所需SNR存储单元203存储由每个信号类型需要的SNR。例如，该所需SNR存储单元203存储由各自的调制和编码方案决所需的SNR，如在表1中表1
所需SNR理论上可以决定，或可根据服务质量(QoS)生成或更新，该服务质量诸如误码率，一系统应根据在预定区域或在预定的信道环境中的误码率和帧出错率的变化、基于试验结果提供该服务质量。
功率控制值决定单元204从所需SNR存储单元203读取相应于在调制和编码方案决定单元202中决定的调制和编码方案的所需SNR，在步骤303中，将所需SNR和提取的SNR作比较，并决定功率控制值。可按照提取的SNR和所需SNR的差决定功率控制值，并可以索引格式表示，该索引格式按照该SNR和该所需SNR的差指示功率增加或减少的程度。在这种情况下，移动台210可附加地包括用于存储相应于该索引的功率的增加和减少值的存储单元。如果调制和编码方案决定单元202决定保持与前一个相同的调制和编码方案，则功率控制值决定单元204可根据现有技术FCLPC方法决定功率控制值。此时，仅考虑提取的SNR和所需的SNR的比较结果以决定功率控制值。
在步骤304中，信号生成单元205将功率控制命令字段和指示调制和编码方案的字段插入将发射的数据中，根据决定的调制和编码方案处理该数据以生成信号，并向移动台210发射该信号。
在步骤305中，移动台210的命令提取单元211提取在所接收的信号中包含的功率控制命令字段和调制和编码方案字段。
在步骤306中，处理单元212根据所提取的功率控制命令字段的命令值计算功率电平，根据在调制和编码方案字段中的调制和编码方案处理将发射的数据，并生成信号。在步骤307中，放大单元213根据在处理单元212中计算的功率值，对于在处理单元212中生成的信号进行放大；并向基站200发射该信号。
图4是本发明和现有技术的SNR的变化的波形图。参照图4，曲线表示根据AMC方案当调制方法和编码从64正交幅度调制(QAM)+3/4变化至四相移相键控(QPSK)+3/4时的所需的SNR；并且阶梯形实线表示根据本发明的功率控制的SNR。阶梯形点线表示根据传统的功率控制的SNR。该波形图显示出根据本发明的SNR与所需的SNR吻合得好，而传统的方法不能满足所需的SNR。
根据本发明，如图4所示，收敛到所需的SNR的速度是如此的快，以至于对于移动台的发射功率的实时功率控制成为可能，并且将发射功率的浪费减至最小。结果，在一个小区中的同时的用户的数目可增加，并且可将电池功率的消耗减至最小。此外，通过将由于发射功率的不足引起的呼叫中断减至最小，QoS改善。
此外，因为决定了调制和编码方案，然后在考虑了小区和该网络的负载之后控制呼叫进入，所以在整个网络中可提供稳定的服务。
权利要求
1.一种采用自适应调制和编码方案的移动通信系统，该系统包括信噪比(SNR)用于提取单元，用于从按照预定的调制和编码方案处理并接收的信号中提取SNR；调制和编码方案决定单元，用于将该提取的SNR与对于接收的信号所需的所需SNR作比较，并再次决定反映至少包括比较结果的条件的调制和编码方案；功率控制值决定单元，用于将该提取的SNR与决定的调制和编码方案的信号所需的所需SNR作比较，并根据该比较的结果决定功率控制值；和信号生成单元，用于将指示决定的调制和编码方案的字段和相应于功率控制值的功率控制命令字段插入将发射的数据中，根据决定的调制和编码方案处理该结果并生成发射信号。
2.如权利要求1所述的移动通信系统，其中该调制和编码方案决定单元或该功率控制值决定单元还包括SNR存储单元，该SNR存储单元用于存储由每个调制和编码方案处理的信号所需的SNR。
3.如权利要求1所述的移动通信系统，还包括命令提取单元，用于从由信号生成单元发射的信号中提取功率控制命令字段和指示调制和编码方案的字段；处理单元，用于根据该功率控制命令字段的功率控制命令计算功率电平，根据在该指示调制和编码方案的字段中的内容处理将发射的数据，并生成要向SNR提取单元发射的信号；和放大单元，该放大单元位于该SNR提取单元和该处理单元之间，并通过根据该功率强度放大信号，以调整在该处理单元中生成的该信号。
4.一种采用自适应调制和编码方案的移动通信系统，该系统包括信噪比(SNR)用于提取单元，用于从按照预定的调制和编码方案处理并接收的信号中提取SNR；调制和编码方案决定单元，用于将该提取的SNR与对于接收的信号所需的所需SNR作比较，并再次决定反映至少包括比较结果的条件的调制和编码方案；功率控制值决定单元，用于将该提取的SNR与决定的调制和编码方案的信号所需的所需SNR作比较，并根据该比较的结果决定功率控制值；信号生成单元，用于将指示决定的调制和编码方案的字段和相应于功率控制值的功率控制命令字段插入将发射的数据中，根据决定的调制和编码方案处理该结果并生成发射信号；命令提取单元，用于从由信号生成单元发射的信号中提取功率控制命令字段和指示调制和编码方案的字段；处理单元，用于根据该功率控制命令字段的功率控制命令计算功率电平，根据在该指示调制和编码方案的字段中的内容处理将发射的数据，并生成要向SNR提取单元发射的信号；和放大单元，该放大单元位于该SNR提取单元和该处理单元之间，并通过根据该功率电平放大信号，以调整在该处理单元中生成的该信号。
5.如权利要求4所述的移动通信系统，其中该调制和编码方案决定单元或该功率控制值决定单元还包括SNR存储单元，该SNR存储单元用于存储由每个调制和编码方案处理的信号所需的SNR。
6.一种采用自适应调制和编码方案的移动通信方法，该方法包括(a)从按照预定的调制和编码方案处理并接收的信号中提取SNR；(b)将提取的SNR与对于接收的信号所需的所需SNR作比较，并再次决定反映至少包括比较结果的条件的调制和编码方案；(c)如果在步骤(b)中确定的调制和编码方案与先前的调制和编码方案不同，则将提取的SNR与决定的调制和编码方案的信号所需的所需SNR作比较，并根据比较的结果决定功率控制值；并且(d)将指示决定的调制和编码方案的字段和相应于功率控制值的功率控制命令字段插入将发射的数据中，根据决定的调制和编码方案处理该结果并生成发射信号。
7.如权利要求6所述的移动通信方法，其中所需的SNR存储于SNR表中，该SNR在通过对于每个调制和编码方案的理论计算或试验得到，该调制和编码方案可应用于该信号。
8.如权利要求6所述的移动通信方法，其中在步骤(c)中，如果在步骤(b)中决定的调制和编码方案与先前的调制和编码方案相同，则按照如在传统的固定步长闭环功率控制(FCLPC)方法中一样的预定的变化值，决定调整该功率控制值。
9.如权利要求6所述的移动通信方法，还包括(e)从在步骤(d)中生成的和发射的信号中提取功率控制命令字段和指示调制和编码方案的字段；(f)根据该功率控制命令字段的功率控制命令计算功率电平，根据在该指示调制和编码方案的字段中的内容处理将发射的数据，并生成要向SNR提取单元发射的信号；和(g)按照该功率强度放大在步骤(f)中生成的信号并发射该信号。
10.一种采用自适应调制和编码方案的移动通信方法，该方法包括(a)从按照预定的调制和编码方案处理并接收的信号中提取SNR；(b)将提取的SNR与对于接收的信号所需的所需SNR作比较，并再次决定反映至少包括比较结果的条件的调制和编码方案；(c)如果在步骤(b)中确定的调制和编码方案与先前的调制和编码方案不同，则将提取的SNR与决定的调制和编码方案的信号所需的所需SNR作比较，并根据比较的结果决定功率控制值；(d)将指示决定的调制和编码方案的字段和相应于功率控制值的功率控制命令字段插入将发射的数据中，根据决定的调制和编码方案处理该结果并生成发射信号；(e)从在步骤(d)中生成的和发射的信号中提取功率控制命令字段和指示调制和编码方案的字段；(f)根据该功率控制命令字段的功率控制命令计算功率电平，根据在该指示调制和编码方案的字段中的内容处理将发射的数据，并生成要向SNR提取单元发射的信号；和(g)按照该功率电平放大在步骤(f)中生成的信号并发射该信号。
11.如权利要求10所述的移动通信方法，其中所需的SNR存储于SNR表中，该SNR通过对于每个调制和编码方案的理论计算或试验得到，该调制和编码方案可应用于该信号。
12.如权利要求10所述的移动通信方法，其中在步骤(c)中，如果在步骤(b)中决定的调制和编码方案与先前的调制和编码方案相同，则按照如在传统的固定步长闭环功率控制(FCLPC)方法中一样的预定的变化值，决定调整该功率控制值。
全文摘要
提供一种采用自适应调制和编码方案的功率可控无线移动通信系统及其方法。该采用自适应调制和编码方案的功率可控无线移动通信系统包括信噪比(SNR)提取单元、调制和编码方案决定单元、功率控制值决定单元和信号生成单元；该信噪比(SNR)用于提取单元从按照预定的调制和编码方案处理并接收的信号中提取SNR；该调制和编码方案决定单元用于将提取的SNR与对于接收的信号所需的所需SNR作比较，并再次决定反映至少包括比较结果的条件的调制和编码方案；该功率控制值决定单元用于将提取的SNR与决定的调制和编码方案的信号所需的所需SNR作比较，并根据比较的结果决定功率控制值；该信号生成单元用于将指示决定的调制和编码方案的字段和相应于功率控制值的功率控制命令字段插入将发射的数据中，根据决定的调制和编码方案处理该结果并生成发射信号。
文档编号H04L27/00GK1454015SQ0214405
公开日2003年11月5日 申请日期2002年9月29日 优先权日2002年4月25日
发明者尹相普 申请人:三星电子株式会社