无线网络中传输功率控制频率选择的设备及方法

专利名称：无线网络中传输功率控制频率选择的设备及方法
技术领域：
本发明通常涉及通信系统以及，具体涉及无线系统，例如地面广播、
蜂窝通信、无线局域网(Wi-Fi)、卫星通信等。
背景技术：
IEEE 802.22标准组研究了无线区域网络(WRAN)系统。该WRAN 系统旨在利用TV频谱中闲置的电视(TV)广播信道，基于非干扰，用于 向农村、偏远地区和低人口密度的服务水平较低的市场提供与服务于城 市及郊区的宽带接入技术相似的性能水平，这是其主要目的。此外，WRAN 系统还可以按照比例服务频谱可用的人口密集地区。

发明内容
如上所述，WRAN系统的一个目标就是不干扰已有的在用信号，例如 TV广播。同样，WRAN端点使用没有在用TV信号存在的信道。然而，即 使该信道没有TV信号，但是TV信号可以出现在相邻信道。同样，来自 WRAN端点的传输信号仍然可以通过引入非线性效应(例如交叉调制产 品)干扰相邻的TV信号。这样，无线端点执行传输功率控制(TPC)以 避免干扰相邻信道的TV广播。具体地，并且根据本发明的原理，无线端 点在信道中传输信号；以及在检测相邻通道信号时调节所传输信号的功 率水平。
在本发明的示例实施例中，无线端点是无线区域网络(WRAN)端点， 例如基站(BS)或者用户驻地设备(CPE)。 WRAN端点执行信道感测以确 定哪个信道可用以及开始在可用信道的传输。在检测相邻信道上的TV 广播时，WRAN端点调节其所传输信号的功率水平。
基于上述，且通过阅读详细描述将会理解，其他实施例和特征也可以存在且落在本发明原理的范围内。


图l示出了表l，其中列出了电视(TV)信道；
图2和图3示出了表2和表3，其中列出了接收到的ATSC信号在不 同条件下的频率偏移量；
图4示出了根据本发明原理的f示意性WRAN系统；
图5示出了根据本发明原理用'于图4所示的WRAN系统的示意性接
收机；
图6示出了根据本发明原理用于图4所示的WRAN系统的示意性流
程图7和图8示出了图5所示的调谐器305和载波跟踪回路315;
图9和图IO示出了 ATSC DTV信号的格式；
图11至图21示出了 ATSC信号检测器的各种实施例；
图22示出了根据本发明原理用于图4所示的WRAN系统的示意性流
程图23示出了根据本发明原理的示意性OF謹调制器； 图24示出了用于图4所示的WRAN系统的示意性消息流程图； 图25示出了用于图4所示的WRAN系统的示意性TPC报告； 图26示出了用于图4所示的WI^N系统的另一个示意性消息流程图； 图27示出了用于图4所示的WRAN系统的示意性OFDMA结构；以及 图28示出了根据本发明原理用于图4所示WRAN系统的另一个示意 性接收机。
具体实施例方式
除了本发明构思之外，图中所示都是众所周知的元件，不再详述。 同时，假定电视广播、接收机、网络以及视频编码是为人熟知的，不在 此详述。例如，除了本发明构思之外，假定诸如ATSC (美国先进电视系 统委员会)之类的己有及已推荐TV标准和诸如IEEE 802. 16、 802. llh 之类的网络为人熟知。可以在以下ATSC标准中找到关于ATSC广播信号的其他信息Digital Television Standard (A/53) ， Revision C，包 括Amendment No. 1和Corrigendum No. 1， Doc.A/53C，以及工业标准 Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard (A/54)。 同样，除了本发明构思之外，假定了诸如8级别残留边带(8-VSB)、正 交振幅调制(QAM)、正交频分复用(OFDM)和正交频分多路复用(0FDMA) 之类的传输构思，诸如射频(RF)前端之类的接收机组件，以及诸如低 噪声模块、调谐器、解调器、相关器、泄漏积分器和平方器之类的接收 机片段。类似地，除了本发明构思之外，用于生成传送位流的格式化和 编码方法(诸如运动图像专家组(MPEG)-2系统标准(IS0/IEC 13818-1)) 是众所周知的，不在此叙述。还应该注意，可以利用常规编程技术实现 本发明构思，同样，将不在此叙述。最后，图中相同的数字代表相似的 元件。
图1的表1中示出了美国的TV频谱，所述频谱提供了在甚高频(VHF ) 和超高频(UHF)波段中的TV信道列表。对于每个TV信道，示出了分配 频带相应的下缘。例如，TV信道2始于54MHz (兆赫)，TV信道37始 于608 MHz，而TV信道68始于794腿z等。如本领域所公知的，每个 TV信道或波段覆盖6腿z的带宽。同样，TV信道2覆盖从54 MHz到60 腿z的频谱(或频段)，TV信道37覆盖从608腿z到614 MHz的波段， 而TV信道68覆盖从794腿z到800 MHz的波段等。如上应该注意，WRAN 系统利用TV频谱中闲置的电视(TV)广播信道。这样，WRAN系统执行 "信道感测"以确定这些TV信道中哪个在WRAN区域中实际上是活动的 (或者"在用")，以便确定TV频谱的那部分实际上可以为WRAN系统所 用。
除了图1所示的TV频谱，在具体信道中的具体ATSC DTV信号还受 到NTSC信号甚至其他ATSC信号的影响，所述信号与ATSC信号共位 (colocate) ATSC信号中(也就是在同一信道中)或者与ATSC信号相 邻(例如在下一个较低或较高的信道)。这一点在图2的表2中示出，受 不同干扰条件影响的ATSC导频信号。例如，表2的第一行，标识为71 提供了当没有来自其他NTSC或ATSC信号的共位或相邻干扰时，ATSC导 频信号的下缘偏移Hz值。这与上述ATSC标准中限定的ATSC导频信号对应，也就是导频信号发生在特定信道下缘以上309.44059 KHz (千赫) 处。(再次，图l所示的表l提供了每个信道下缘的MHz值)。然而，参 考表2中标识为72的那行提供了当存在共位NTSC信号时，ATSC导频信 号的下缘偏移。在这种情况下，ATSC接收机将接收下缘以上338. 065 KHz 处的ATSC导频信号。就NTSC和ATSC广播而言，从表2可以看出，可能 存在偏移的总数是14。然而， 一但NTSC传播停止，可能存在偏移的总 数降至2，其公差为IO Hz，这一点在图3的表3中示出。
由于任何信道感测需要精确这一点很重要，我们已经看出，提高接 收机定时或载波频率基准的精确度可以改进信号检测或信道感测技术 (无论这些技术是相干的还是非相干的)的性能。具体地，接收机包括 用于调谐多个信道之一的调谐器，以及与调谐器相连用于检测是否有广 播信号在至少一个信道中存在的广播信号检测器，其中调谐器作为接收 到的广播信号的功能进行校准。通过利用现有的ATSC信道作为基准描述 了这种接收机的示例实施例。然而，本发明构思不限于此。
图4示出了结合了本发明原理的示意性无线区域网络(WRAN)系统 200。 WRAN系统200服务于地理区域(WRAN区域)(图4中未示出)。概 括地，WRAN系统包括至少一个基站(BS) 205，所述基站与一个或多个 用户驻地设备(CPE) 250通信。后者可以是固定的。CPE 250是基于处 理器的系统并且包括一个或多个处理器以及由处理器290和存储器 295 (图4中的虚线框)代表的相关存储器。在本文中，计算机程序或软 件存储在存储器295中由处理器290执行。后者代表一个或多个存储程 序控制处理器，并且不必仅用于传输功能，例如处理器290还可以控制 CPE 250的其他功能。存储器295代表任何存储器件，例如随机存取存 储器(RAM)、只读存储器(ROM)等；可以在CPE 250的内部和/或外部； 并且可以根据需要是易失性和/或非易失性的。BS 205和CPE 250之间 经由天线210和255通信的物理层(PHY)是示意性地基于OFDM的，例 如OFDMA经由收发机285且用箭头211表示。为了进入WRAN网络，CPE 250可以首先与BS210 "关联"。在此关联期间，CPE 250经由收发机285 向BS 205传输关于CPE 250容量的信息，所述过程经由控制信道(未示 出)。所报告的容量包括例如最小和最大传输功率，以及用于传输和接收所支持的信道列表。这样，CPE 250执行根据本发明原理的上述"信道
感测"以确定WRAN区域中哪个TV信道是不活动的。将WRAN通信中的可 用结果信道列表提供给BS 205。
图5示出了用于CPE 250的接收机300的示意性部分。仅示出了接 收机300与本发明构思相关的部分。接收机300包括调谐器305、载波 跟踪回路(CTL) 315、 ATSC信号检测器320和控制器325。后者代表一 个或多个存储程序控制处理器，例如微处理器(诸如处理器290)，并且 它们不必仅用于本发明构思，例如控制器325还可以控制接收机300 的其他功能。此外，接收机300包括存储器(诸如存储器295)，例如 随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等；可以是控制器325的 一部分或者与控制器分离。简单起见，有些元件没有在图5中示出，例 如自动增益控制(AGC)元件、模数转换器(ADC)(如果数字域进行处理) 以及附加滤波。除了本发明构思之外，本领域普通技术人员应该已经理 解这些元件。这样，在此描述的实施例可以在模拟域或者数字域中实现。 此外，本领域普通技术人员应该认识到如果需要部分处理可以涉及复杂 的信号路径。
在描述本发明构思之前，接收机300的常规操作如下。输入信号 304 (例如经由图4所示天线255接收到的信号)施加于调谐器305。输 入信号304代表数字根据上述"ATSC Digital Television Standard" 且在图1所示表1的信道之一中传播的VSB调制信号。调谐器305由控 制器325经由双向信号路径326调谐至不同信道，以选择具体的TV信 道并且提供以特定IF (中频)为中心的下转换信号306。信号306施加 于CTL 315，后者处理信号306，既去掉任何频率偏移(诸如位于发射 机的本地振荡器(LO)和接收机的LO之间)，又将接收到的ATSC VSB 信号从中频(IF)或接近基带频率向下解调至基带(例如，参见美国先 进电视系统委员会，"Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard"，文件A/54， 1995年10月4日；以及专利No. 6， 233， 295 to Wang,公布于2001年5月15日，专利名称为"Segment Sync Recovery Network for an HDTV Receiver" )。 CTL 315向ATSC信号检测器320 提供信号316，所示检测器处理信号316 (下面将进一步描述)以确定信号316是否是ATSC信号。ATSC信号检测器320经由路径321向控制器 325提供结果信息。
现在转到图6，其中示出了根据本发明原理用于接收机300的示意 性流程图。具体地，可以通过精确的载波和定时偏移信息增强对VHF和 UHF TV频带中ATSC DTV信号是否存在的检测，所述TV频带处于所需进 行解调有用信号的信号水平以下。示意性地，DTV信道本身的稳定性和 已知频率分配用于提供这一信息。根据上述ATSC A/54A ATSC工业标准 中所规定的，载波频率规定至少在lKHz (千赫)，以及建议使用较小公 差实现良好实施。这样，在步骤260中，控制器325首先扫描己知TV 信道，例如图1中的表l所示的那样，以寻找存在的、容易确认的ATSC 信号。具体地，控制器325控制调谐器305以选择每一个TV信道。结 果信号(如果有)由ATSC信号检测器320 (下面将进一步描述)处理并 且结果经由路径321提供给控制器325。优选地，控制器325寻找WRAN 区域中正在播放的最强的ATSC信号。然而，控制器325可以停止于第 一个检测到的ATSC信号。
简单地转到图7，其中示出了调谐器305的示意性方框图。调谐器 305包括放大器355、乘法器360、滤波器365、 n分频元件370、压控 振荡器(VCO) 385、相位检测器375、回路滤波器390、 m分频元件380 和本地振荡器(LO) 395。除了本发明构思之外，调谐器305的元件是 众所周知的，不在此描述。概括地，由L0 395和VC0 385提供的信号间 保持下述关系<formula>formula see original document page 9</formula>
其中Fw是由LO 395提供的基准频率，Fk。是由VCO 385提供的频 率，"是代表n分频元件370的除数值，而顶是代表m分频元件380的 除数值。公式(1)可以改写为-
从公式(2)可以看出通过合适的n值可以将/^设定为不同的ATSCDTV 频带，如经由路径326用控制器325 (图6所示步骤260)设定。然而，如上所述，接收机300包括CTL315，可以去掉任何频率偏移F。w应 该注意两个频率偏移。第一个是由L0 395和发射机频率基准之间的频率 差异造成的误差。第二个是/^p值造成的误差，因为仅知道由L0395提 供的实际频率/^大约在本地振荡器给定的公差之内。同样，,。&"既包 括来自选定信道/7,*值的误差，又包括本地频率基准和发射机频率基准 之间的频率差异造成的误差。
现在参考图8，其中示出了 CTL 315的示意性方框图。CTL 315包 括乘法器405、相位检测器410、回路滤波器415、数字受控振荡器(NC0) 420以及Sin/Cos表425。除了本发明构思之外，CTL 315的元件是众所 周知的，不在此描述。如业界所知，NCO 420决定/^w，并且经由Sin/Cos 表425和乘法器405从接收到的信号中去掉这些频率偏移。
继续图6所示的步骤270， 一旦找到现有的ATSC信号，控制器325 通过从检测到的ATSC信号中决定至少一个相关频率(定时)特征以校准 接收机300。具体地，图5所示的接收机300的一般操作可由以下公式
表示
<formula>formula see original document page 10</formula> (3)
其中A代表检测到的ATSC信号中导频信号的频率。关于公式(3)中尸。~ 的数值，控制器325经由双向路径327通过简单地访问NC0420中的相 关数据来确定该数值。然而，当控制器325己经确定对选定ATSC信道 的/7值后，/^p实际值仍然是未知的。然而，公式(3)可以改写为
<formula>formula see original document page 10</formula>
虽然这种解决办法看似直接，但是尺的数值不是仅由图1中的表1决定， 因此需要取消。更确切地，检测到的ATSCDTV信号会受到图2中的表2 和图3中的表3所示的其他NTSC或者ATSC信号的影响。如果NTSC和 ATSC在WRAN区域中传输，则必须考虑图2中表2所示的14种可能的偏 移。然而，如果没有NTSC在WRAN区域中传输，则仅需要考虑图3中表 3所示的2种偏移。简单起见，假定没有NTSC传输，且在本例中仅用表 3。
同样，使用来自表1和表3的数值(例如存储在前述存储器中)，控制器325执行两个计算以确定/^p的不同数值 / (1) — 丌咖
<formula>formula see original document page 11</formula>(4b)
其中W)代表选定ATSC信道表1所示频带下缘加上表3第一行所 示的频带下缘偏移；而"2)代表选定ATSC信道表1所示频带下缘加上表 3第二行所示的频带下缘偏移。结果，控制器325确定用于接收机300 的《，两种可能值。因此，在步骤270中，控制器325确定用于校准接 收机300的调谐参数。
最后，在步骤275中，控制器325扫描TV频谱以确定可用信道列 表，所述列表包括一个或多个未用TV信道，同样所述信道可以用于支持 WRAN通信。对于控制器325选定的每一个信道(例如从表1的列表中选 定)，关于公式(3)、 (4)、 (4a)和(4b)的观察仍然适用。换言之，对 于每一个选定的信道，都必须考虑表3所示的偏移。由于表3示出了两 种偏移且步骤270 (公式4 (a)和4 (b))确定了尺鄉的两种可能值， 因此需要执行4次扫描。(如果使用表2列出的偏移，则将是142次扫描 或196次扫描)。例如，在第一次扫描中，控制器325经由路径326将 调谐器305对每个ATSC信道的/7设定为不同数值。控制器325从下面 的公式确定/7和/^&的数值
g,印」以及= ,c 一 "f"印， (5)
其中/^p的数值等于"^的确定值，而尸。的数值等于表1所示选定ATSC 信道的频带下缘加上表3第一行所示的频带下缘偏移。(应该注意，在公 式(5)中可以使用"上限"功能代替"下限"功能)。然而，对于第二 次扫描，/^p的数值仍然等于^:的测定值，A的数值变成等于表l所示 选定ATSC信道的频带下缘加上表3第二行所示的频带下缘偏移。第三次 扫描和第四次扫描除了 /^p的数值等于^"S的测定值外，其余与上两次 类似。每次扫描期间，调谐调谐器305以提供选定信道，ATSC信号检测 器320处理接收到的信号以确定在当前选定信道中是否有ATSC信号存
/7 =在。关于ATSC信号存在数据或信息经由路径321提供给控制器325。 从这一信息，控制器325建立了可用信道列表。因此，根据本发明原理， DTV信道的稳定性和己知频率分配用于校准接收机300以便加强低SNR ATSCDTV信号的检测。同样，在步骤275中，由于步骤270中确定的精 确频率信息(尸。mw和/^p的可变值)，接收机300可以扫描处在极低SNR 环境中的ATSC信号。目标灵敏度是检测带有信号长度为-116dBm (相对 于毫瓦功率水平的分贝值)的ATSC信号。它比能见度阈值(ToV)低30 多dB (分贝)。应该注意，基于本地振荡器的漂移特性，有必要周期性 地重新校准。还应该注意，上述方法的其他变化也可以实行。例如，在 步骤260中检测到的ATSC信号不必执行步骤275的扫描。此外，可以在 调谐至步骤260识别的ATSC信号后直接进行任何重新校准，而不需要重 新执行步骤260。还有， 一旦在步骤275中检测到ATSC信号，相关确定 不必进行任何后续扫描。
如上所述，接收机300包括ATSC信号检测器320。 ATSC信号检测 器320的一个示例利用ATSCDTV信号格式的优势。DTV数据使用8-VSB (残留边带)调制。具体地，为了接收机在低SNR环境中运行，接收机 利用嵌入在ATSC DTV信号中的片段同步字符和场同步字符来提高精确检 测ATSC DTV信号存在概率，从而降低误报概率。在ATSC DTV信号中， 除了8级别数字数据流，在每个数据片段的开始都插入了2级别(二进 制)4字符数据片段同步。ATSC数据片段如屈9所示。ATSC数据片段包 括832个字符4个字符是数据片段同步，828个是数据字符。数据片段 同步模式是二进制1001模式，包括总共260，416个字符(832X313)。 数据场的第一数据片段称为场同步片段。场同步片段的结构如图10所 示，其中每个字符代表l位数据(2级别)。在场同步片段中，511位的 伪随机序列(PN511)紧随数据片段同步之后。在PN511序列之后，有三 个连在一起的相同的63位(PN63)伪随机序列，每隔一个数据场第二个 PN63序列反转一次。
基于上述，图11示出ATSC信号检测器320的一个实施例。在该实 施例中，ATSC信号检测器320包括与上述PN511序列匹配的匹配滤波器 505,用于识别PN511序列的存在。图12示出了另一种变化。在该图中，匹配滤波器的输出多次累计以确定是否出现明显峰值。这样提高了检测 概率，降低了误报概率。图12所示的实施例的缺点是需要较大的存储器。 图13示出了另一种方法。在该方法中，沿一个数据场(510、 515)的位 置检测峰值(520)。应该注意，复位信号也可以递增地址计数器(也就 是"碰撞地址")，以在RAM 525的不同位置中存储结果。同样，结果存 储在RAM 525的多数据场中。如果峰值位置与数据场特定比例相同，则 确定DTV信号在DTV信道中。
检测ATSC DTV信号存在的另一种方法是使用数据片段同步。由于 数据片段同步在每个数据片段中都重复，因此常用于定时恢复。在上述 工业标准6"wVe to t/ e toe t/ e y475C仍.gj't37 7bJeKJ'sio/ 6Y朋okrc/ (A/54)中描述了该定时恢复方法。然而，数据片段同步还可以用于检测 使用定时恢复电路的DTV信号的存在。如果定时恢复电路提供了定时时 钟指征，就保证了DTV信号的存在具有高可信度。即使初始本地字符时 钟并不接近发射机字符时钟，只要时钟偏移在定时恢复电路的同步范围 内，该方法仍然可行，然而，应该注意由于有用范围降至0 dB SNR，故 需要附加15 dB的提高以达到上述-116dBm的检测目标。
可用于检测ATSC信号的另一个方法是处理与所用定时恢复机制独 立的片段同步。在图14中示出了这一点，其中示出了使用无限冲击响应 (IIR)滤波器550的相干片段同步检测器，所述滤波器包括泄漏积分 器(其中字符oc是预先确定的常数)。IIR滤波器的使用通过加强在片段 重复周期内发生的信息加大了检测的定时峰值。这里假定载波偏移和定 时偏移都较小。
除了上述用于检测ATSC信号的相干方法之外，也可以使用非相干 方法，也就是说经由不需要的导频载波的使用下转换至基带。由于导频 的鲁棒性提取(robust extraction)在低SNR环境中可能存在问题，因 此上述方法具有优势。图15示出了示意性非相干片段同步检测器，其中 示出了延迟线结构。输入信号由其自身的延迟共轭版本(570、 575)倍 增。结果用于滤波器以匹配数据片段同步(数据片段同步匹配滤波器 580)。共轭保证了任何载波偏移都不会影响匹配滤波器的振幅。替代地， 可以使用积分陡落(integrate and dump)方法。在匹配滤波器580后，采用信号的量级(585)(或者更简单地，采用量级的平方作为12+ Q2， 其中I和Q分别是匹配滤波器输出信号的同相分量和积分分量)。该量级 值(586)可以直接测量以检测是否出现代表DTV信号存在的明显峰值。 替代地，如图15所示，还可以通过用IIR滤波器550处理进一步提纯 信号586，以便提高多片段评估的鲁棒性。图16示出了替代实施例。在 该实施例中，相干地执行积分器(580)(也就是说，保持相位信息)，然 后采用信号的量级(585)。
与前述在基带运行的实施例类似，其他非相干实施例可以利用场同 步中较长的PN511序列。然而，应该注意不得不作出一些改进以适应频 率偏移。例如，如果PN511序列用作ATSC信号的指示器，则将同时使用 若干个相关器以检测所述信号的存在。考虑载波经历完整周期或PN511 序列期间的旋转情况下的频率偏移。在这种情况下，输入信号和机制 PN511序列之间的匹配相关器输出会求和为0。然而，如果PN511序列分 成N部分，每个部分将具有可观的能量，因为每个部分的载波仅需要旋 转1/N个周期。因此，可以通过将较长的相关器分成较小序列以方便地 利用非相干相关器方法，并且如图17所示的那样用非相干相关器处理每 个子序列。在该图中，相关的序列分成从0到N-1的N个子序列。输入 数据延迟以至于关联相关器输出(590)以生成可用的非相干关联。
图18示出了 ATSC信号检测器的另一个示意性实施例。为了降低 ATSC信号检测器的复杂性，图18所示的ATSC信号检测器使用了与PN63 序列匹配的匹配滤波器(710)。匹配滤波器710输出的信号用于延迟线 715。在图18所示的实施例中，使用了相干关联方法。由于PN63的中段 每隔一个数据场同步反转一次，经由加法器720和725生成两个输出yl 和y2，分别与两个数据场同步情况对应。从图18可以看出，输出yl的 处理路径包括乘法器以经由加法器720在关联之前反转中段PN63。应该 注意，图18所示的实施例执行峰值检波。如果在yl或y2中出现明显峰 值，则假定ATSC DTV信号存在。
图19示出了匹配PN63序列的ATSC信号检测器的替代实施例。除 了匹配滤波器710的输出信号首先用于元件730，该实施例与图18所 示的实施例类似。这是非相干关联方法的一个示例。如图18所示，图19所示的实施例执行峰值检波。加法器735关联延迟线715的多个元 件以提供输出信号y3。如果在y3中存在明显峰值，则假定ATSCDTV信 号存在。应该注意，当载波偏移较大时，图19所示的非相干关联方法比 相干关联方法更适用。同样，还应该注意，元件730可以简单地确定信 号的量级。
图20和图21示出了附加变化。在这些示意性实施例中，PN511和 PN63序列一起用于ATSC信号检测。首先转到图20所示的实施例，如上 述关于图18所示的实施例生成信号yl和y2以检测PN63序列。此外， 匹配滤波器505 (与PN511序列匹配)的输出用于延迟线770，所示延 迟线在时间间隔内为三个PN63序列存储数据。图20所示的实施例执行 峰值检波。如果在zl或z2中出现明显的峰值，(分别经由加法器760 和765提供)，则假定ATSC DTV信号存在。
现在转到图21，图21所示的实施例还将PN511序列检测与图19 所示的PN63序列检测相结合。在该实施例中，匹配滤波器505的输出 信号首先用于元件780，所示元件计算信号的平方量级。这是另一种非 相干结合方法的示例。和图20 —样，图21所示实施例执行峰值检波。 加法器785将延迟线770的多个元件与输出信号y3相结合以提供输出 信号z3。如果在z3中出现明显峰值，则假定ATSCDTV信号存在。同样， 应该注意元件780可以方便地测量信号量级。
上述实施例的其他变化也是可行的。例如，PN63和PN511匹配滤波 器可以级联，以便利用其内部延迟线结构以减小所需附加延迟线的数量。 在另一个实施例中，使用3个PN63匹配滤波器，而不是单个PN63匹配 滤波器加延迟线。可以使用或者不使用PN511匹配滤波器完成上述实施 例。
如上所述，WRAN系统的一个目标是不干扰诸如TV广播之类的存在 的在用信号。同样，WRAN端点使用没有在用TV信号存在的信道。然而， 即使信道没有TV信号，TV信号也可以在相邻信道中存在。同样，WRAN
端点的传输信号仍然可以通过引入非线性影响(例如交叉调制产品)干 扰相邻的TV信号。这样，无线端点执行传输功率控制(TPC)以避免干 扰相邻信道的TV广播。具体地，且根据本发明的原理，无线端点在信道中传输信号；基于相邻通道信号的检测调制其所传输信号的功率水平。
图22示出了根据本发明原理的示意性流程图。在步骤605中，CPE 250检测用于传输的信道。CPE 250可以从上述可用信道列表中选择信道， 或者与BS 205协商以便确定使用哪个信道。 一旦选定信道用于传输，在 步骤610中CPE 250确定在相邻信道(可以在现有选定传输信道以上或 以下)中是否存在在用信号。CPE 250可以确定在相邻信道上以任何形 式是否存在在用信号。例如，CPE 250可以简单地检查可用信道列表。 如果相邻信道显示为可用，则CPE 250可以假定相邻信道中没有在用信 号。然而，如果相邻信道没有显示为可用，则CPE 250假定相邻信道中 存在在用信号。替代地，CPE 250可以在相邻信道上执行信道感测。
如果在步骤610中确定在相邻信道上存在在用信号，则CPE 250在 步骤615中降低其所传输信号的功率水平。例如，如果TV广播的D/U(期 望与不期望)信号功率比是20 dB (分贝)，则基于相邻TV广播的检测， WRAN端点降低其传输功率20dB。简单地转到图23，其中示出了用于收 发机285的OFDM调制器650的示意性实施例。根据本发明原理，OF画 调制器650接收信号649，所述信号代表数据承载信号，并且为选定传 输信道的广播调节此数据承载信号。结果OFDM信号651的传输功率水 平经由信号648控制，例如从图4所示的处理器295。
同样，应该注意图22仅表示与本发明构思相关的传输功率控制部 分。简单地因为CPE 250不检测相邻在用信号并不意味着CPE 250不执 行其他形式的传输功率控制。例如，BS和CPE可以基于任何标准动态地 改变传输功率，所述标准诸如路径损失、链路余量估计、信道测量结果、 传输功率束缚等。
此外，BS可以要求CPE报告传输功率和链路余量信息。图24示出 了消息流程图。BS 205向CPE 250发送TPC请求。CPE 250响应于TPC 报告682。图25示出了用于TPC报告的示意性信息元。TPC报告682包 括两个信息元(IE):传输功率IE687和估计链路余量IE686。因此，CPE 250传输出信号的功率水平和估计链路余量发送给另一个无线端点。同 样，CPE可以使用TPC请求消息以请求BS报告传输功率和链路余量信息。 图26示出了消息流程图。CPE 250向BS 205发送TPC请求691 。 BS 205响应于TPC报告692。此外，BS可以向CPE发送控制消息(未示出)以 改变根据信道环境变化最大CPE允许传输功率。
图27示出了用于BS 205和CPE 250之间信息通信(诸如上述TPC 请求和TPC报告)的示意性帧100。除了本发明构思之外，帧100与IEEE 802.16-2004， "IEEE Standard for Local and metropolitan area networks, Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems"中描述的0FDMA帧类似。帧100代表时分双工(TDD) 系统，在所述系统中上行(UL)和下行(DL)传输使用相同频率波段。 在此应用中，上行指从CPE 250至BS 205的通信，而下行指从BS 205 至CPE 250的通信。每帧包括两个子帧，DL子帧IOI和UL子帧102。 在每帧中，所包括的时间间隔使得BS 205能够周转(也就是从传输切换 至接收或反之亦然)。在图27中将它们示为RTG (接收/发送转换间隔) 间隔和TTG (发送/接收转换间隔)间隔。每个子帧传输若干个脉冲的数 据。关于帧、DL子帧中DL脉冲数量以及UL帧中UL脉冲数量的信息在 帧控制头(FCH) 77、 DL MAP 78和UL MAP 79中传输。每帧还包括前导 76，所述前导提供帧同步和均衡。
如上所述，通过使用传输功率控制机制增强WRAN系统性能以便无 线端点降低相邻信道在用信号检测上的传输功率水平。应该注意，尽管 在图4所示的CPE 250中描述了本发明构思，但是本发明不限于此，并 且可以用于诸如BS 205。此外，尽管在图5至图8所示的技术中描述了 信道感测，但是本发明构思不限于此。也可以使用其他模式的信道感测。 例如，图28示出了用于CPE 250的接收机805中的示意性部分(例如 作为收发机285的一部分)。仅示出了与本发明构思相关的接收机部分。 接收机805包括调谐器810、信号检测器815和控制器825。控制器代 表一个或多个存储程序控制处理器，例如微处理器(诸如处理器290)， 并且它们不仅用于本发明构思，例如控制器825还可以控制接收机805 的其他功能。此外，接收机805包括存储器(诸如存储器295)，例如 随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等；可以是控制器825的 一部分或者与控制器分离。简单起见， 一些元件没有在图28中示出，诸 如自动增益控制(AGC)元件、模数转换器(ADC)(如果处理在数字域)以及附加滤波。除了本发明构思之外，本领域普通技术人员应该已经理 解这些元件。这样，在此描述的实施例可以在模拟域或者数字域中实现。 此外，本领域普通技术人员应该认识到如果需要，部分处理可以涉及复
杂的信号路径。对于信道感测，调谐器810经由双向信号路径826由控 制器825调谐至不同信道以选择特定的TV信道。对于每隔选定的信道， 存在输入信号804。输入信号804代表诸如根据上述"ATSC Digital Television Standard"的数字VSB调制信号之类的在用宽带信号、NTSC TV信号或在用窄带信号。如果在选定信道中存在在用信号，调谐器810 向信号检测器815提供下转换信号806，所示检测器815处理信号806 以检测该信号是宽带在用信号还是窄带在用信号。信号检测器815经由 路径816向控制器825提供了结果信息。同样，本发明构思用于搜索可 能存在于相邻信道的任何信号，宽带(例如NTSC)或窄带。这样，通过 基于相邻在用信号类型的不同数量，在图22所示的步骤615中可以调节 传输功率水平。
如上所述，前述的仅举例说明了本发明的原理，并且因此本领域普 通技术人员可以设计出诸多替代方案，尽管在此未明确描述，所述替代 方案体现了本发明的原理，且在本发明的精神和范围中。例如，尽管举 例说明了单独功能元，但是这些功能元可以在一个或多个集成电路(IC) 中。类似地，尽管作为单独的元件示出，任何或全部元件可以在存储程 序控制处理器中执行，例如数字信号处理器，所述处理器执行相关软件， 例如相应于图22所示的一个或多个步骤。此外，本发明的原理可以用于 任何其他类型的通信系统，例如卫星通信、无线局域网(Wi-Fi)、蜂窝 通信等。事实上，本发明构思还可以应用于固定或移动接收机。因此， 应该理解，可以对所述实施例进行许多改进，并且在不背离所附权利要 求所限定的本发明精神和范围的情况下可以设计出其他方案。
权利要求
1.一种用于无线端点的方法，所述方法包括在信道上传输信号；确定信号是否在相邻信道上；以及如果确定信号在相邻信道上，调节所传输信号的功率水平。
2. 根据权利要求1中所述的方法，其中所述确定步骤包括 检査可甩信道列表以确定信号是否在相邻信道上。
3. 根据权利要求1中所述的方法，其中所述确定步骤包括 在相邻的信道上执行信道感测以确定信号是否在相邻信道上。
4. 根据权利要求1中所述的方法，其中所述确定为在相邻信道上 的信号是宽带信号。
5. 根据权利要求4中所述的方法，其中所述宽带信号是ATSC (先 进电视系统委员会)数字电视(DTV)信号。
6. 根据权利要求1中所述的方法，其中所述无线端点是无线区域 网络(WRAN)的一部分。
7. —种用于无线端点的设备，所述设备包括调制器，用于在传输信道中传输基于正交频分复用(OFDM)的信号;以及处理器，用于作为确定信号是否在与所述传输信道相邻信道上的函 数，控制调制器功率水平。
8. 根据权利要求7中所述的设备，还包括 存储器，用于存储可用信道列表；其中所述处理器检查所存储的可用信道列表，以确定信号是否在相 邻信道中。
9. 根据权利要求7中所述的设备，还包括 调谐器，用于调谐多个信道之一；以及与调谐器相连的信号检测器，用于确定信号是否在相邻信道中。
10. 根据权利要求7中所述的设备，其中所述确定为在相邻信道上的信号是宽带信号。
11. 根据权利要求10中所述的设备，其中所述宽带信号是ATSC(先进电视系统委员会)数字电视(DTV)信号。
12. 根据权利要求7中所述的设备，其中所述无线端点是无线区域 网络(WRAN)的一部分。
全文摘要
无线端点是无线区域网络(WRAN)端点，例如基站(BS)或者用户驻地设备(CPE)。WRAN端点执行信道感测以确定哪个信道可用以及开始可用信道的传输。在检测相邻信道TV广播时，WRAN端点调制其所传输信号的功率水平。
文档编号H04W16/10GK101300746SQ200680040645
公开日2008年11月5日 申请日期2006年11月1日 优先权日2005年11月7日
发明者航 刘, 文 高 申请人:汤姆森许可贸易公司