Wcdma下行(前向)鏈路的sir測量方法和裝置的製作方法

2023-10-06 01:35:09 4

專利名稱：Wcdma下行(前向)鏈路的sir測量方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及WCDMA(寬帶碼分多址)系統下行(前向)鏈路功率控制中的內環SIR測量方法和裝置。
在3GPP協議中規定在WCDMA系統下行鏈路實行基於QoS(業務質量)的定步長快速閉環功率控制。在前向鏈路功率控制中，一般考慮UE處在非軟切換區，即UE只和一個基站相互通信；當UE處在軟切換區時，它首先通過各小區ID號進行主小區識別，由UE確定為非主小區的將被切斷功率傳輸，UE只和主小區進行前向功率控制。據此，我們確定了內環+外環的定步長快速閉環功率控制方案，通過功率控制改變信號的發送功率，使內環實測的SIR(信號與平均幹擾加背景噪聲之比)保持在外環給出的目標SIR上，從而滿足業務質量要求。其中，內環SIR測量是功率控制機制良好運轉的基礎，沒有精確的內環SIR測量，內、外環SIR的比較就毫無意義，也就根本談不到性能良好的功率控制。
基帶SIR測量的研究工作一直得到了各國學者的重視，但多數進行的是理論研究，且這些都研究是以假設能對信道特性進行準確估計，對接收信號進行精確測量的前提下進行的。實際上，由於受到測量方法、可實現的測量工具精度的限制，要做到對接收信號無誤差的測量是不可能的。一般地，理論上認為理想的信道估計利用的是多址幹擾加背景噪聲的總體統計特性，但3GPP要求的快速閉環功率控制機制(即DPC_MODE＝0)下要求UE(用戶設備)每時隙給出一個TPC命令(傳輸功率控制命令)，也即要求每時隙給出一個內環SIR測量值，這就使實際中的信道估計所取樣本的容量不夠大(最多為2560chip)；而且，現有協議規定下行對應的導頻符號數佔每時隙符號總數的比例(見附表1)也不大，即可用於內環SIR測量的樣本容量更少，這就必然會導致信道估計誤差。所以，為了在實行WCDMA系統下行鏈路的快速閉環功率控制中得到高精度的內環SIR測量值，只能尋求性能更好的SIR測量方法它既要有更高精度的測量性能，又要便於硬體實現，具有更好的可操作性。
因此，我們從儘量減少誤差的引入出發，脫離傳統的先合後分的算法思想，根據WCDMA系統的幀結構提出了本發明具有先分後合算法思想的下行鏈路功率控制中的內環SIR測量方法。仿真、研究其性能，並與[1]中經典內環SIR的測量方法進行了比較。結果表明本發明不僅易實現模塊化，而且，在測量性能上也優於[1]中所提方法(詳見發明效果)。
本發明就是立足3GPP協議規定的WCDMA系統下行鏈路專用物理信道幀結構，考慮實際信道估計必然存在誤差的現實性，為追求高精度和硬體操作靈活性的目標而提出的WCDMA系統下行鏈路功率控制中的內環SIR測量方法和裝置。通過仿真結果表明用本發明可很好地實現WCDMA系統下行鏈路基於QoS的閉環功率控制，從而實現系統容量最大化。
具體方法流程如下(測量以時隙為單位，不妨以測量基站第K時隙的SIR測量為例說明)
1、在UE接收端，把收到的所在小區基站發來的多徑混合信號經接收處理裝置分解為L條單徑的各徑解擴信號和SIR測量參數RAKE合併徑數L，導頻符號，導頻符號數，各徑信道估計。
2、由1得到的I支路導頻符號經SIR測量參數修正器修正得到修正導頻符號，將其與由1得到的其它三個參數輸入單徑SIR測量模塊。
3、把由1得到的各單徑第K時隙分別輸入各單徑SIR測量模塊，並行進行L個第K時隙的單徑SIR測量。
單徑SIR測量的具體步驟如下(1)用單徑瞬時信號功率測量器測量第K時隙單徑瞬時信號功率S~downlink,l(k);]]>(2)用單徑瞬時多址幹擾和背景噪聲功率測量器測得第K時隙單徑的瞬時多址幹擾和背景噪聲功率 (3)把(2)得到瞬時多址幹擾和背景噪聲功率 輸入噪聲平均器(E1.3)與前一個(第K-1個)時隙得到的平均多址幹擾和背景噪聲功率Idownlink，l(k-1)進行加權平均，得出第K時隙單徑平均多址幹擾和背景噪聲功率(簡稱平均噪聲功率)Idownlink，l(k)；(4)用(1)得到的第K時隙單徑瞬時信號功率 除以(3)得到第K時隙單徑平均噪聲功率Idownlink，l(k)，就可得到該用戶第K時隙的單徑SIR測量值SIRdownlink，l(k)。
4、把由1得到的L個第K時隙的單徑SIR測量值輸入SIR合併器相加，就得到該用戶第K時隙的上行SIR測量值SIRdownlink(k)。
由此可知WCDMA系統下行(前向)鏈路的SIR測量裝置包括SIR測量參數修正器、單徑SIR測量模塊(包括單徑瞬時信號功率測量器、單徑瞬時多址幹擾和背景噪聲功率測量器、噪聲平均器、單徑SIR相除器)和SIR合併器。具體應用中需用的單徑SIR測量模塊數L由系統要求決定，即等於系統要求的RAKE合併徑數。


圖1中由DPCCH和DPDCH時分復用構成的下行鏈路專用物理信道DPCH經串/並變換形成的兩路信號在每個無線幀裡I/Q復用，因I路和Q路信號用相同的信道化碼擴頻，故要求I路和Q路有一樣的幀結構，即I、Q兩路的導頻符號數一樣，Npilot為1、2、4、8。數據dmta的構成由上層決定，可包括TFCI(傳輸格式組合指示)、TPC(傳輸功率控制)和傳輸的信息，其比特數 ，由k決定，也即由不同業務選用不同的擴頻因子SF=256/2k決定，它不影響用本發明進行SIR的測量。
圖4給出了本發明SIR的測量裝置，體現出本發明的創新思想在RAKE合併前對來自不同路徑的信號分別進行各自的SIR測量，接收信號總的SIR是各路徑信號SIR之和。測量單位為一個時隙(在WCDMA前向鏈路DPCH中1slot等於 本發明SIR測量裝置包括的實體有SIR測量參數修正器(E2)、L個單徑SIR測量模塊(E1)和一個SIR合併器(E3)。L為系統要求RAKE合併的徑數。其中，單徑SIR測量模塊(E1)包括單徑瞬時信號功率測量器(E1.1)、單徑瞬時多址幹擾和背景噪聲功率測量器(E1.2)、噪聲平均器(E1.3)、單徑SIR相除器(E1.4)；SIR合併器(E3)是一個加法器；SIR測量參數修正器(E2)包括乘法器(E2.1)。
圖5描述的是如圖4所述單徑SIR測量模塊(E1)的具體結構。
其中單徑瞬時信號功率測量器(E1.1)包括乘法器(E1.11)、Npilot符號積分平均器(E1.12)、複數求模裝置(E1.13)、平方器(E1.14)；單徑瞬時多址幹擾和背景噪聲功率測量器(E1.2)包括減法器(E1.21)、複數求模裝置(E1.22)、平方器(E1.23)、Npilot符號積分平均器(E1.24)；噪聲平均器(E1.3)包括乘法器(E1.31)、乘法器(E1.32)、平方器(E1.33)、延時器(E1.34)；單徑SIR相除器(E1.4)包括除法器(E1.41)。
當完全同步時，基站接收機經過接收處理後得到RAKE合併徑數L(I2.1)，導頻符號(I2.2)，導頻符號數(I2.3)和各徑信道估計(I2.4)，並把某用戶的多徑混合信號分解為單徑的各徑解擴信號。
以下說明第1徑DPCH解擴覆信號的第K個時隙進入單徑SIR測量模塊(E1)得到第1徑的SIRdownlink，l(k)的處理過程第1徑DPCH解擴覆信號的第K個時隙與修正導頻符號輸入乘法器(E1.11)，逐比特相乘結果分別輸入Npilot符號積分平均器(E1.12)和計算單徑瞬時多址幹擾和背景噪聲功率的測量器(E1.2)中的減法器(E1.21)做被減數。在單徑瞬時信號功率測量器(E1.1)的Npilot符號積分平均器(E1.12)中對Npilot個數據進行積分平均，平均值輸入複數求模裝置(E1.13)求模後進入平方器(E1.14)得到平方值，每時隙抽樣得到第1徑第K時隙瞬時信號功率 。在單徑瞬時多址幹擾和背景噪聲功率的測量器(E1.2)中的減法器(E1.21)中，第1徑的信道估計做減數，相減得到的結果輸入複數求模裝置(E1.22)求模後，進入平方器(E1.23)得到平方值，再進入Npilot符號積分平均器(E1.24)進行Npilot個數據的積分平均，對其結果進行每時隙抽樣得到第1徑第K時隙的瞬時多址幹擾和背景噪聲功率 。把 輸入噪聲平均器(E1.3)中的乘法器(E1.31)與(1-α)相乘，結果送入加法器(E1.33)做被加數，在另一個乘法器(E1.32)中前一時隙(即第K-1時隙)的平均多址幹擾和背景噪聲功率Idownlink，l(k-1)(即由前一時隙加法器(E1.33)的輸出結果經過延時器(E1.34)延時1時隙得到的)與α因子相乘，結果送入加法器(E1.33)做加數；這裡，α為遺忘因子，取值0--1之間，一般取0.99或0.999以平滑由於功率控制而導致多址幹擾功率波動對求平均噪聲功率的影響。加法器(E1.33)的輸出結果就是第1徑第K時隙平均噪聲功率Idownlink，l(k)。在單徑SIR相除器(E1.4)中，把第1徑第K時隙瞬時信號功率 送入除法器(E1.41)做被除數，第1徑第K時隙平均噪聲功率Idownlink，l(k)送入除法器(E1.41)做除數，二者相除的結果就是第1徑第K時隙的SIR測量值SIRdownlink，l(k)。
與此同時，得到並行處理的L個單徑SIR測量值SIRdownlink，l(k)(l＝1--L)輸入SIR合併器(E3)相加，就得到要求的小區基站的第K時隙SIR測量值。
本發明有益效果(1)本發明以RAKE合併前的單徑為對象，易實現模塊化。當RAKE合併徑數變化時，本發明通過增刪單徑SIR測量模塊來滿足要求，(2)在測量性能方面，本發明直接對接收到的各徑解擴信號進行SIR測量。這樣就可以避免信道估計誤差的二次引入，使SIR的測量精度得到提高。進一步，以此高精度的SIR測量為內環功率控制的核心，實施WCDMA系統前向鏈路的閉環功率控制可更好地保證QoS，從而大大地提高系統容量。
各附圖之間的關係是圖1所示的是圖2中I(BT15)和Q(BT16)；圖3是圖2中的基站以本發明為基礎的閉環功率控制(MR1)；圖4是圖3中的SIR測量裝置(MR114)；圖5是圖4中單徑SIR測量模塊(E1)。
圖2給出的是實施本發明的WCDMA前向鏈路系統框圖。按照3GPP協議，發送端基站首先對要傳送的信息進行基帶處理，包括添加CRC(循環冗餘校驗)碼(BT10)、尾比特(BT11)、信道編碼(BT12)、交織(BT13)、串並變換(BT14)、擴頻(BT18和BT19)、加擾(BT22)，經過成形濾波器(BT23和BT24)後進行QPSK調製(BT27和BT28)，再送入功率放大器(BT34)放大發射。其中，擴頻碼為OVSF碼(正交可變擴頻因子碼)，選用除了主CPICH用Cch，256，0，主CCPCH用Cch，256，1之外的碼字。I路與Q路構成的覆信號I+jQ與復擾碼(T23)進行複數相乘。要注意的是基站功率發送控制器(BT1)根據接收到MS端以本發明為基礎的閉環功率控制(MR1)發來的功率控制命令(BT29)來調整基站DPCH的發射功率。基站功率發送控制器(BT1)包括乘法器(BT30)、延時器(BT32)、加法器(BT33)和功率放大器(BT34)。其控制機理滿足 ，這裡，k為時隙，p(k)為基站DPCH發出的功率(單位dBm)；Δ為最小功率調整步長，取值為1dB或0.5dB；TPCcommand為功率控制命令(BT29)，取值+1(當圖3中目標SIR(R113)＞內環SIR測量值(R115)時)或-1(當圖3中目標SIR(R113)＜內環SIR測量值(R115)時)。在如圖2的WCDMA前向鏈路系統的功率控制中應用本發明可取得很好的效果。
權利要求
1.CDMA系統下行(前向)鏈路的SIR測量方法，其特徵在於(1)在UE接收端，把收到的所在小區基站發來的多徑混合信號經接收處理裝置分解為L條單徑的各徑解擴信號和SIR測量參數RAKE合併徑數L，導頻符號，導頻符號數，各徑信道估計；(2)由(1)得到的I支路導頻符號經SIR測量參數修正器修正得到修正導頻符號，將其與由(1)得到的其它三個參數輸入單徑SIR測量模塊；(3)把由(1)得到的各單徑第K時隙分別輸入各單徑SIR測量模塊，並行進行L個第K時隙的單徑SIR測量。
2.如權利要求1所述的WCDMA系統下行(前向)鏈路的SIR測量方法，其特徵在於，按照以下步驟進行(1)用單徑瞬時信號功率測量器測量第K時隙單徑瞬時信號功率S~downlink,l(k);]]>(2)用單徑瞬時多址幹擾和背景噪聲功率測量器測得第K時隙單徑的瞬時多址幹擾和背景噪聲功率 (3)把(2)得到瞬時多址幹擾和背景噪聲功率 輸入噪聲平均器(E1.3)與前一個(第K-1個)時隙得到的平均多址幹擾和背景噪聲功率Idownlink，l(k-1)進行加權平均，得出第K時隙單徑平均多址幹擾和背景噪聲功率(簡稱平均噪聲功率)Idownlink，l(k)；(4)用(1)得到的第K時隙單徑瞬時信號功率 除以(3)得到第K時隙單徑平均噪聲功率Idownlink，l(k)，就可得到該用戶第K時隙的單徑SIR測量值SIRdownlink，l(k)。
3.WCDMA系統下行(前向)鏈路的SIR測量裝置，其特徵在於包括SIR測量參數修正器、單徑SIR測量模塊(包括單徑瞬時信號功率測量器、單徑瞬時多址幹擾和背景噪聲功率測量器、噪聲平均器、單徑SIR相除器)和SIR合併器，具體應用中需用的單徑SIR測量模塊數L由系統要求決定，即等於系統要求的RAKE合併徑數。
4.如權利要求3所述的WCDMA系統下行(前向)鏈路的SIR測量裝置，其特徵在於單徑SIR測量模塊(E1)包括單徑瞬時信號功率測量器(E1.1)、單徑瞬時多址幹擾和背景噪聲功率測量器(E1.2)、噪聲平均器(E1.3)、單徑SIR相除器(E1.4)；SIR合併器(E3)是一個加法器；SIR測量參數修正器(E2)包括乘法器(E2.1)。
5.如權利要求3所述的WCDMA系統下行(前向)鏈路的SIR測量裝置，其特徵在於，單徑瞬時信號功率測量器(E1.1)包括乘法器(E1.11)、Npilot符號積分平均器(E1.12)、複數求模裝置(E1.13)、平方器(E1.14)。
6.如權利要求3所述的WCDMA系統下行(前向)鏈路的SIR測量裝置，其特徵在於，單徑瞬時多址幹擾和背景噪聲功率測量器(E1.2)包括減法器(E1.21)、複數求模裝置(E1.22)、平方器(E1.23)、Npilot符號積分平均器(E1.24)。
7.如權利要求3所述的WCDMA系統下行(前向)鏈路的SIR測量裝置，其特徵在於，噪聲平均器(E1.3)包括乘法器(E1.31)、乘法器(E1.32)、平方器(E1.33)、延時器(E1.34)。
全文摘要
本發明提出了應用於WCDMA系統下行鏈路中的SIR測量方法:通過對SIR測量參數修正後,UE(用戶設備)把RAKE合併前來自不同路徑的信號分別進行各自的SIR測量,接收信號總的SIR是各路徑信號之和。本發明以單徑SIR測量為模塊,根據系統要求調整具體的DIR測量裝置:包括SIR參數修正器、L個單徑SIR測量模塊、SIR合併器。
文檔編號H04B17/00GK1373574SQ01136718
公開日2002年10月9日 申請日期2001年10月22日 優先權日2001年10月22日
發明者郗風君, 全慶一, 張平 申請人:信息產業部電信傳輸研究所, 北京郵電大學