Передатчик с коммутируемым временным разнесением при передаче для ограничения мощности передачи антенны и способ управления ею для базовой станции в системе связи с подвижными объектами

 

Изобретение относится к области систем с подвижными объектами. Устройство для ограничения мощности передачи антенны в передатчике с коммутируемым временным разнесением при передаче (КВРП-передатчике) базовой станции системы связи с подвижными объектами включает две антенны, множество абонентских каналов, контроллер коммутации, детекторов состояния данных, два детектора мощности передачи для измерения мощности передачи сигнала, процессор диаграмм направленности антенн. Способ ограничения мощности передачи антенны в передатчике с коммутируемым временным разнесением при передаче (КВРП-передатчике) базовой станции системы связи с подвижными объектами включает операции измерения мощности передачи, назначенной соответствующим антеннам после приема новых абонентских данных, определения диаграммы коммутации множества абонентских данных, передаваемых через антенны. Достигаемый технический результат - ограничение мощности сигнала, передаваемого через антенны. 2 с. и 7 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к: передатчику с коммутируемым временным разнесением при передаче (КВРП-передатчику) и способу управления им в системе связи с подвижными объектами множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР), а более конкретно - к КВРП-передатчику для ограничения мощности сигнала, передаваемого через любую антенну, максимальной мощностью передачи антенны и способу управления им.

В системе связи с подвижными объектами уровни принимаемого сигнала, относящиеся к передаче радиочастотного сигнала, изменяются быстро. Быстрое изменение уровня принимаемого сигнала называют замиранием. Чтобы уменьшить замирание, используют способ разнесения при приеме, при реализации которого изменяют число или компоновку антенн в подвижном терминале для повышения чувствительности при приеме по сравнению с чувствительностью при приеме в подвижном терминале, имеющем одну антенну. Хотя способ разнесения при приеме улучшил рабочую характеристику приема, его редко использовали вследствие требующейся повышенной сложности подвижного терминала и вытекающего отсюда увеличения затрат.

Другим вариантом уменьшения замирания является использование системы связи с подвижными объектами третьего поколения, например, системы 1МТ-200, которая достигает эффекта разнесения при приеме путем использования разнесения при передаче. В случае разнесения при передаче, множество антенн устанавливают на базовой станции, а не на подвижном терминале. Если подвижная станция движется медленно (т.е. если доплеровская частота низкая) и если имеется малое число путей множественного доступа (т.е. если имеется малый разброс по задержке), с помощью разнесения при передаче можно получить эффект разнесения до 4-7 дБ. Разнесение при передаче обычно подразделяют на ортогональное разнесение при передаче (ОРП), коммутируемое временное разнесение при передаче (КВРП) и избирательное разнесение при передаче (ИРП).

Фиг. 1 изображает обычный передатчик с ортогональным разнесением при передаче (ОРП-передатчик). Данные одинаково разделяются схемой 101 разделения данных, а затем передаются через первую и вторую антенны посредством мультиплексоров 102, последовательно- параллельных (ПП) преобразователей 103, смесителей 104 и 105, комплексных псевдошумовых (ПШ) расширителей 107, фильтров нижних частот (ФНЧ) 109, смесителей 110 и 111 и сумматоров 112. ОРП-передатчику, как показано на фиг. 1, требуется усилитель с половиной мощности обычного усилителя мощности, поскольку данные разделяются одинаково.

Фиг. 2 изображает обычный КВРП-передатчик. Мультиплексор 113 преобразует логические сигналы "0" и "1" в реальные передаваемые сигналы "+1" и "-1". ПП-преобразователь 114 раздельно выводит четные символы и нечетные символы. Четные символы умножаются на ортогональный код в смесителе 115 и после этого подаются в комплексный ПШ-расширитель 117, а нечетные символы умножаются на ортогональный код в смесителе 116 и после этого подаются в комплексный ПШ-расширитель 117. Комплексный ПШ-расширитель 117 осуществляет комплексное умножение выходных сигналов смесителей 115 и 116 на данные ПШ_С и ПШ_К синфазного канала (С-канала) и квадратурного канала (К-канала). Схема 125 коммутации подключает данные, которые выводятся раздельно комплексным ПШ-расширителем 117 с получением данных, соответствующих числу антенн, к любой из двух пар соответствующих ФНЧ 119 и 120. Контроллер 121 управляет схемой 125 коммутации для коммутации абонентских данных в пределах элемента временных интервалов, как показано на фиг. 3. Выходной сигнал ФНЧ 119 умножается на сигнал частоты несущей в смесителе 122 и затем подается в сумматор 124. Выходной сигнал ФНЧ 120 умножается на сигнал частоты несущей, сдвинутый по фазе на 90^o, в смесителе 123 и затем подается в сумматор 124. Сумматор 124 суммирует выходные сигналы смесителей 122 и 123 друг с другом и передает результат суммирования через соответствующую антенну.

Если данные коммутируют в пределах элемента временных интервалов при реализации обычного способа КВРП, мощность Р₀, назначенная первой антенне в текущий период, и мощность Р_e, назначенная второй антенне в текущий период, распределены неодинаково, как показано на фиг. 4В. Фиг. 4А изображает мощность передачи для режима без КВРП (Б-КВРП-режима). Для Б-КВРП-режима, изображенного на фиг. 1, требуется один усилитель передачи, тогда как для КВРП-режима, изображенного на фиг. 4В, в наихудшем случае требуется столько же усилителей передачи, сколько есть антенн.

Как описано выше, базовой станции, работающей в КВРП-режиме (базовой КВРП-станции), требуется больше усилителей передачи, чем базовой станции, работающей в Б-КВРП-режиме (базовой Б-КВРП-станции), а также требуется, чтобы усилитель передачи имел более высокую мощность, чем усилитель передачи, используемый на базовой станции, работающей в режиме ОРП (базовой ОРП-станции). Этот недостаток, касающийся базовой КВРП-станции, приводит к повышенным затратам и сложности по сравнению с базовыми Б-КВРП-станциями или базовыми ОРП-станциями.

В КВРП-режиме мощность сигнала, передаваемого через любую антенну, может превышать максимальную мощность передачи антенны, даже если усилители передачи предусмотрены для каждой антенны, и в этом случае возможна потеря сигнала.

Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать устройство и способ ограничения мощности сигнала, передаваемого через любую антенну, максимальной мощностью передачи антенны в КВРП-передатчике.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать устройство и способ ограничения мощности передачи антенны путем изменения абонентских данных на диаграмму коммутации другой антенны, которая не превышает максимальную мощность передачи всякий раз, когда мощность сигнала, передаваемого через любую антенну, превышает максимальную мощность передачи этой антенны.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, предложено устройство для ограничения мощности передачи антенны в передатчике с коммутируемым временным разнесением при передаче (КВРП-передатчике) базовой станции системы связи с подвижными объектами, которая содержит по меньшей мере две антенны, множество абонентских каналов и контроллер коммутации, подсоединенный к абонентским каналам, для подключения абонентских данных, принимаемых по абонентским каналам, к антеннам. Устройство включает в себя детектор состояния данных, подсоединенный к абонентским каналам, для измерения мощности абонентских данных в абонентских каналах, детектор мощности передачи для измерения мощности передачи сигналов, передаваемых через антенны, и процессор диаграмм направленности антенн для запоминания максимальной мощности передачи антенн и информации диаграмм коммутации для ранее присвоенных абонентских данных, определения диаграммы коммутации для присвоения новых абонентских данных конкретной антенне, мощность передачи которой в сумме с мощностью новых абонентских данных, не превышает максимальную мощность передачи, и управления контроллером коммутации и обновления информации диаграмм коммутации в соответствии с определенной диаграммой коммутации.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложен способ ограничения мощности передачи антенны в передатчике с коммутируемым временным разнесением при передаче (КВРП-передатчике) базовой станции системы связи с подвижными объектами, причем система содержит, по меньшей мере, две антенны и блок запоминания диаграмм, предназначенный для запоминания предельного значения максимальной мощности передачи и диаграмм коммутации множества абонентских данных, передаваемых через антенны. Способ заключается в том, что измеряют мощности передачи, назначенные соответствующим антеннам после приема новых абонентских данных, и определяют диаграмму коммутации таким образом, что значение, полученное путем суммирования одной из передаваемых мощностей и мощности новых абонентских данных, не превышает предельное значение максимальной мощности передачи.

Вышеупомянутые и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из нижеследующего подробного описания, при рассмотрении его вместе с прилагаемыми чертежами.

На фиг.1 представлена блок-схема, изображающая известный ОРП-передатчик, на фиг. 2 - блок-схема, изображающая известный КВРП-передатчик, на фиг. 3 - примеры передачи абонентских данных в Б-КВРП-режиме и КВРП-режиме, на фиг. 4A и 4B - мощности передачи в Б-КВРП-режиме и КВРП-режиме, на фиг. 5 - блок-схема, изображающая КВРП- передатчик, соответствующий настоящему изобретению, на фиг. 6 - алгоритм, изображающий процедуру обработки для ограничения мощности передачи антенны в соответствии с настоящим изобретением, на фиг. 7A - один пример мощностей передачи, назначенных антеннам, на фиг. 7B - назначение мощности новых абонентских данных в соответствии с настоящим изобретением, на фиг. 8A - другой пример мощностей передачи, назначенных антеннам, на фиг. 8B - присвоение новых абонентских данных и изменение диаграммы коммутации в соответствии с настоящим изобретением.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи. В нижеследующем описании не приведено подробное описание хорошо известных конструкций и функций, чтобы не затенять смысл настоящего изобретения.

Ниже приведены символы и определения, используемые в настоящем изобретении. Предположим, что мощности первой и второй антенн за один период перед текущим периодом составляют P_A(n-1) и P_B(n-1) соответственно, а мощности первой и второй антенн в текущий период составляют P₀ и P_e, соответственно, причем эти мощности определяются следующим образом:
Уравнение 1:

Уравнение 2:

Уравнение 3: P₀ = P_B(n-1) - α;
Уравнение 4: P_e = P_A(n-1) - β;
где P_i ^A - мощность i-го абонентского канала в группе, передаваемой через первую антенну, P_i ^B - мощность i-го абонентского канала в группе, передаваемой через вторую антенну, N_A - число абонентов в группе, передаваемой через первую антенну, N_B - число абонентов в группе, передаваемой через вторую антенну, "смещение" - это, по существу, переданная мощность, α - исчезнувшая ("угасшая") мощность (из-за наличия абонентов, прекращающих вызов) в группе, передаваемой через первую антенну в текущем периоде, и β - исчезнувшая мощность в группе, передаваемой через вторую антенну в текущем периоде.

Максимальная мощность передачи антенны определяется как P_max, а мощность вновь присвоенного абонентского канала - как P_нов.

Фиг. 5 изображает КВРП-передатчик, соответствующий настоящему изобретению. КВРП-передатчик включает в себя по меньшей мере две антенны. КВРП-передатчик, изображенный на фиг. 5, имеет две антенны.

Обращаясь к фиг. 5, отмечаем, что КВРП-передатчик включает в себя контроллер 139 коммутации, первый детектор 140 мощности передачи, второй детектор 141 мощности передачи, процессор 130 диаграмм направленности антенн и детектор 133 состояния данных. Контроллер 139 коммутации имеет множество схем 131 коммутации и контроллеров 132. Первый детектор 140 мощности передачи имеет детектор 134 мощности и буфер 135. Второй детектор 141 мощности передачи имеет детектор 137 мощности и буфер 136. Схемы 131 коммутации подсоединены к соответствующим абонентским каналам и подключают абонентские данные, вводимые по соответствующим каналам, к первой и второй антеннам АНТ1 и АНТ2 по командам каждого соответствующего контроллера 132. Контроллеры 132 подсоединены к схемам 131 коммутации и определяют, которую из двух антенн нужно подключить к схемам 131 коммутации первой по командам процессора 130 диаграмм направленности антенн. Детектор 133 состояния данных подсоединен к абонентским каналам. Если происходит прием новых абонентских данных по абонентским каналам, детектор 133 состояния данных определяет мощность принимаемых данных и выдает результат определения в процессор 130 диаграмм направленности антенн.

Детектор 133 состояния данных может также определять скорость передачи данных и качество обслуживания (КО). Первый детектор 140 мощности передачи подсоединен к первой антенне АНТ1 и определяет мощность сигнала, передаваемого через первую антенну АНТ1. Определенная мощность передачи, как правило, обновляется в пределах элемента заданного временного интервала, т.е. одного периода. Второй детектор 141 мощности передачи, подсоединенный ко второй антенне АНТ2, имеет такую же конфигурацию, как первый детектор 140 мощности передачи. Детектор 134 мощности первого детектора 140 мощности передачи измеряет мощность передаваемого сигнала предыдущего каскада усилителя мощности передачи (не показан) для усиления мощности сигнала, передаваемого через первую антенну АНТ1; детектор 137 мощности второго детектора 141 мощности передачи измеряет мощность передаваемого сигнала предыдущего каскада усилителя мощности передачи (не показан) для усиления мощности сигнала, передаваемого через вторую антенну АНТ2.

Значение мощности, измеренное детектором 134 мощности, запоминается в буфере 135, а значение мощности, измеренное детектором 137 мощности, запоминается в буфере 136. Эти буферы 135 и 136 запоминают измеренные значения мощности в течение одного периода. В нижеследующем описании предполагается, что мощность передачи, назначенная каждой антенне, является мощностью предыдущего каскада каждого усилителя мощности передачи. Процессор 130 диаграмм направленности антенн включает в себя блок 138 запоминания диаграмм, предназначенный для запоминания значения максимальной мощности P_max передачи антенн и информации диаграмм коммутации для предоставленных каналов. Процессор 130 диаграмм направленности антенн определяет диаграмму коммутации каждого абонента путем анализа информации, выводимой из детектора 133 состояния данных, и информации, запоминаемой в буферах 135 и 136. Процессор 130 диаграмм направленности антенн также управляет контроллерами 132 и обновляет информацию диаграммы блока 138 запоминания диаграмм в соответствии с определенной диаграммой коммутации. После приема такой информации, как скорость передачи данных или КО, из детектора 133 состояния данных, процессор 130 диаграмм направленности антенн может определить диаграмму коммутации с приоритетом, соответствующим скорости передачи данных или КО.

Фиг. 6 представляет алгоритм, изображающий процедуру обработки для ограничения мощности передачи антенны в соответствии с настоящим изобретением. Процесс, изображенный на фиг. 6, осуществляется процессором 130 диаграмм направленности антенн, показанным на фиг. 5.

Обращаясь к фиг. 6, отметим, что процессор 130 диаграмм направленности антенн проверяет с помощью детектора 133 состояния данных, генерируются ли новые абонентские данные из какого-нибудь абонентского канала, при операции 801. Если новые абонентские данные генерируются, процессор 130 диаграмм направленности антенн принимает мощность P_нов новых абонентских данных, скорость передачи данных и КО из детектора 133 состояния данных, а также информацию о мощности, относящуюся к ранее генерированным абонентским данным, вместе с результатом коммутации каждого котроллера 132. При операции 802 процессор 130 диаграмм направленности антенн считывает мощности P₀ и P_e, назначенные первой и второй антеннам АНТ1 и АНТ2, из буферов 135 и 136, соответственно, и считывает максимальную мощность P_max передачи из блока 138 запоминания диаграмм. Процессор 130 диаграмм направленности антенн проверяет, удовлетворяется ли следующее уравнение, при операции 803.

Уравнение 5: P_max > MIN(P₀, P_e) + P_нов,
где "MIN(P₀, P_e)" - меньшее значение мощности P₀ или P_e. Если вышеуказанное уравнение 5 удовлетворяется, новые абонентские данные присваиваются диаграмме коммутации для MIN(P₀, P_e), а результат присвоения передается на соответствующую подвижную станцию при операции 805.

Если уравнение 5 не удовлетворяется, процессор 130 диаграмм направленности антенн ищет, начиная с MIN(P₀, P_e), абонентские данные, которые имеют мощность, приближающуюся к MIN (P₀, P_e) + P_нов - P_max, при операции 807. При этом значение, полученное путем суммирования мощности найденных абонентских данных и МАХ (P₀, P_e), не должно превышать максимальную мощность P_max передачи. Это можно выразить следующим уравнением:
Уравнение 6: P_max > MIN (P₀, P_e) + P_нов - P_max MAX (P₀, P_e).

Если никакие абонентские данные не удовлетворяют уравнению 6, процессор 130 диаграмм направленности антенн задерживает предоставление канала новых абонентских данных при операции 814, а затем возвращается к операции 801. Если есть абонентские данные, удовлетворяющие уравнению 6, мощность P_нов новых абонентских данных назначается диаграмме коммутации для MIN (P₀, P_e) при операции 809. При операции 811 найденные абонентские данные, имеющие мощность, приближающуюся к MIN(P₀, P_e) + P_нов - P_max, изменяются на диаграмму коммутации для МАХ (P₀, P_e). А именно, найденные абонентские данные, присвоенные диаграмме коммутации второй антенны, изменяются на диаграмму коммутации для МАХ (P₀, P_e).

Один пример операций 803 и 805 изображен на фиг. 7A и 7B. Фиг. 7A показывает случай, в котором даже если мощность P_нов новых абонентских данных назначается диаграмме коммутации для MIN (P₀, P_e), совокупная мощность не превышает максимальную мощность P_max передачи. На фиг. 7A, поскольку мощность P₀, назначенная первой антенне АНТ1 в текущем периоде, больше, чем мощность P_e, назначенная второй антенне АНТ2 в текущем периоде, P₀ = МАХ (P₀, P_e) и P_e = MIN (P₀, P_e). Более конкретно, поскольку вторая антенна АНТ2 имеет меньшую мощность в текущем периоде, процессор 130 диаграмм направленности антенн присваивает диаграмму коммутации, т.е. абонентскую диаграмму с мощностью P_нов, второй антенне АНТ2, как показано на фиг. 7B, заставляя соответствующий контроллер 132 подключать новые абонентские данные ко второй антенне АНТ2. Если MIN (P₀, P_e) + P_нов не превышает P_max, осуществляется операция 805.

Подробное описание операций 807-813 представлено здесь со ссылками на фиг. 8A и 8B. Процессор 330 диаграмм направленности антенн назначает мощность P₀ в текущем периоде второй антенне АНТ2, имеющей меньшую мощность передачи, чем первая антенна АНТ1, как показано на фиг. 8A. Однако, поскольку MIN (P₀, P_e) + P_нов превышает P_max, процессор 130 диаграмм направленности антенн ищет абонентские данные, которые имеют мощность, которая больше и приближается к MIN(P₀, P_e) + P_нов + P_max. Выбираются абонентские данные, имеющие низкое КО и меньшее изменение диаграммы. В предположении, что мощность таких абонентских данных составляет "A", процессор 130 диаграмм направленности антенн проверяет, меньше ли значение, полученное путем суммирования мощности "A" абонентских данных с МАХ(P₀, P_e)= P₀, чем P_max. Если это так, то мощность P_нов новых абонентских данных назначают мощности P_e передачи второй антенны АНТ2 при операции 809, а мощность "A" абонентских данных назначают мощности P₀ первой антенны при операции 811, как показано на фиг. 8В. Возвращаясь к фиг. 6, отмечаем, что процессор 130 диаграмм направленности антенн запоминает диаграмму, которой присвоены новые абонентские данные, и измененную диаграмму в блоке 138 запоминания диаграмм при операции 813.

В соответствии с настоящим изобретением, КВРП-передатчик использует усилители передачи, рассеивающие малую мощность путем ограничения мощности сигнала, передаваемого через антенну, максимальной мощностью передачи, и таким образом уменьшает сложность и затраты на базовой станции.

Хотя изобретение было проиллюстрировано и описано со ссылками на некоторые предпочтительные конкретные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники будет ясно, что возможны различные изменения его формы и конструктивных элементов в рамках объема притязаний, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Устройство для ограничения мощности передачи антенны в передатчике с коммутируемым временным разнесением при передаче (КВРП-передатчике) базовой станции системы связи с подвижными объектами, включающей в себя две антенны, множество абонентских каналов и контроллер коммутации, подсоединенный к абонентским каналам, для подключения абонентских данных, принимаемых по абонентским каналам к соответствующим антеннам, содержащее детектор состояния данных, подсоединенный к абонентским каналам, для измерения мощности новых абонентских данных в абонентских каналах, первый детектор мощности передачи для измерения мощности передачи сигнала, передаваемого через первую антенну, и второй детектор мощности передачи для измерения мощности передачи сигнала, передаваемого через вторую антенну, процессор диаграмм направленности антенн для запоминания максимальной мощности передачи антенн и информации диаграмм коммутации для ранее присвоенных абонентских данных, определения диаграммы коммутации для присвоения новых абонентских данных конкретной антенне, мощность передачи которой в сумме с мощностью новых абонентских данных не превышает максимальную мощность передачи, и управления контроллером коммутации и обновления информации диаграмм коммутации в соответствии с определенной диаграммой коммутации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что как первый детектор мощности передачи, так и второй детектор мощности передачи содержат детектор мощности для измерения мощности передачи антенн и буфер для запоминания значений измеренной мощности передачи в течение заданного интервала.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждый первый и второй детекторы мощности передачи включает в себя соответствующие детектор мощности и буфер, соответствующие соответствующей антенне.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что процессор диаграмм направленности антенн включает в себя блок запоминания диаграмм, предназначенный для запоминания максимальной мощности передачи каждой антенны и запоминания информации диаграмм коммутации для управления контроллером коммутации для подключения абонентских данных к антеннам.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что процессор диаграмм направленности антенн определяет диаграмму коммутации путем назначения мощности новых абонентских данных антенне, имеющей наименьшую мощность передачи, если все значения, полученные путем суммирования мощности новых абонентских данных и соответствующих мощностей передачи антенн, не превышают максимальную мощность передачи.

6. Способ ограничения мощности передачи антенны в передатчике с коммутируемым временным разнесением при передаче (КВРП-передатчике) базовой станции системы связи с подвижными объектами, причем система содержит по меньшей мере две антенны и блок запоминания диаграмм, предназначенный для запоминания предельного значения максимальной мощности передачи и диаграмм коммутации множества абонентских данных, передаваемых через антенны, заключающийся в том, что измеряют мощности передачи, назначенные соответствующим антеннам, после приема новых абонентских данных и определяют диаграмму коммутации так, что значение, полученное путем суммирования одной из мощностей передачи и мощности новых абонентских данных, не превышает предельное значение максимальной мощности передачи.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что при определении диаграммы коммутации вычисляют первое значение мощности, представляющее собой назначенную мощность передачи абонентских данных, путем суммирования мощности новых абонентских данных и минимальной мощности передачи среди мощностей передачи, проверяют, меньше ли первое значение мощности, чем предельное значение максимальной мощности передачи, осуществляют поиск изменяющих диаграмму данных, имеющих мощность, приближающуюся к второму значению мощности, которое получают путем вычитания предельного значения максимальной мощности передачи из первого значения мощности, если первое значение мощности превышает предельное значение максимальной мощности передачи, проверяют, меньше ли третье значение мощности, полученное путем суммирования мощности изменяющих диаграмму данных и максимальной мощности передачи среди мощностей передачи, чем предельное значение максимальной мощности передачи, и присваивают новые абонентские данные антенне, имеющей минимальную мощность передачи, и изменяют диаграмму коммутации изменяющих диаграмму данных, если третье значение мощности меньше, чем предельное значение максимальной мощности передачи.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно присваивают мощность новых абонентских данных минимальной мощности передачи, если первое значение мощности меньше, чем предельное значение максимальной мощности передачи.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно задерживают предоставление канала новых абонентских данных, если третье значение мощности больше, чем предельное значение максимальной мощности передачи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8