分組碼分多址系統上行功控的多用戶信號聯合測量方法
2023-10-29 00:51:42
專利名稱：分組碼分多址系統上行功控的多用戶信號聯合測量方法
技術領域：
本發明涉及在碼分多址系統的上行傳輸鏈路中，對於存在多用戶情況下的每個用戶各自用於功控的信號質量的測量方法。
背景技術：
近年來，隨著電子通信技術的發展，移動通信系統，如車載電話和可攜式電話正在迅速發展。與此同時，移動通信方案也從時分多址TDMA轉向碼分多址CDMA。
採用CDMA方案的蜂窩式移動通信系統通常具有以下優點。
1)該系統對幹擾(如無線電幹擾或擾動)具有高抵抗能力。
2)因為其功率譜密度較低，所以該系統很少與另一個系統互相干擾。
3)因為其功率譜密度較低，所以該系統在安全方面也十分優秀。
4)該系統能夠利用擴頻碼實現充分的隱私保護。
5)使用不同的擴頻碼使得該系統能夠進行多路訪問。
6)該系統可以進行超負荷通信。
但是，這種系統不僅具有上述優點，而且還具有一些問題。其中之一就是幹擾問題。一個典型的幹擾問題就是遠近效應。遠近效應是這樣一種現象，即在基站和遠處的所要的移動臺進行通信期間，基站附近的另一個幹擾移動站會對於在進行通信的所需移動站產生較大的幹擾。這種幹擾問題不僅限於CDMA系統。在傳統的移動通信系統中，該問題被稱為信道間的幹擾(單信道幹擾/臨近信道幹擾)。單這種問題在CDMA系統中尤為突出，因為在CDMA系統中有多個移動臺共享一個單一的頻率。
為了解決幹擾問題，功率控制一直是CDMA系統不可缺少的關鍵技術之一，現有的功控策略主要是功率平衡準則或信幹比SIR平衡準則。其中功率平衡準則的功控方法易於實現，但性能不如基於SIR平衡的功控準則。
但是SIR平衡功控準則也有局限性，比如在上行鏈路中，SIR功控有可能導致正反饋，而使系統失去穩定性。即某一個移動臺到達基站SIR較低，需要增大其發射功率以使SIR達到平衡，但這也增加了對其它移動臺的幹擾，必然導致其他移動臺也增大發射功率，故其形成的正反饋將導致系統崩潰。
以上兩種功控策略均不能適應數據業務的需要。對於數據業務來說，用戶所需要的數據傳輸流量的大小決定了用戶發射功率理想值的大小，即用戶所需傳輸的數據量大時，用戶理想的發射能量就比較大，相反，用戶所傳輸的數據量小時，用戶理想的發射能量就比較小。傳統的語音業務與數據業務的區別恰恰在於，語音業務的數據流量是恆定的，而數據業務的流量是時變的。這時，如果仍採用功率平衡準則，顯然是不能正常工作的。採用SIR平衡準則，雖然可以工作，但是很容易由於某些用戶的數據量的突然增大導致功控的正反饋，從而系統因此崩潰。
針對於功率平衡準則的功控方法，在某個時間段內，統計平均信號能量來作為功控的指標，比如IS-95。
針對於SIR平衡準則的功控方法，一般在模擬端直接測量信號SIR。
對於CDMA系統，信號質量受到多方面的影響，其中包括信道噪聲和用戶之間的幹擾。對於功率控制而言，為了解決SIR功控準則的不穩定性，功控信號質量只應該針對信道噪聲的影響，而不計用戶之間的幹擾，即SNR平衡準則。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術存在的無法適應可變速率的數據業務的缺陷，提供一種碼分多址系統上行功控的多用戶信號聯合測量方法，從而獲得信號SNR作為功控的指標。
本發明的技術方案為碼分多址系統的上行多用戶信號質量聯合測量方法，包括以下步驟(1)同步好的用戶信號累加，單獨計算出每個用戶的導頻能量、數據能量和總能量；(2)將所有用戶的導頻能量和數據能量求和，並從待測用戶的總能量中扣除，得到該用戶信道噪聲能量；(3)將該用戶的導頻能量與信道噪聲能量的比值作為功控的參考值。
信號能量分離中有一個排除噪聲隨機性影響的輸出判決模塊，將計算得到的導頻能量與得到的總幹擾能量比較，如果導頻能量小於幹擾能量的N平方分之一，則輸出導頻能量為0，導頻能量和數據能量和為0；否則，輸出導頻能量，並將總能量與總噪聲能量的差作為導頻能量和數據能量的和輸出。
本發明測量方法不僅可以使得功控裝置對於上行多用戶之間進行理想穩定的調配，這種調配就可以將用戶之間的幹擾不考慮在內，還可用於信號的多徑最大比合併和。
圖1是本發明的實現原理總圖。
圖2是單用戶的信號能量分離模塊。
圖3是單用戶的SNR測量模塊。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明進一步說明。
圖1是測量信號質量的模塊流程圖。
圖中箭頭表示數據的流向，S0表示用戶信號總能量，Sp表示用戶導頻信號能量，Sd+Sp表示用戶導頻能量與數據能量之和。
1)接收到的用戶信號經過解擴後，通過單用戶能量分離模塊101，輸出四個數值，它們分別是單用戶信道估計參數、信號總能量S0、用戶導頻能量Sp、Sd+Sp表示該用戶導頻能量和數據能量的和。
2)將所有用戶的Sd+Sp經過加法器102，得到所有用戶的導頻和數據能量總和。
3)將單用戶的導頻能量、單用戶的信號總能量、所有用戶的導頻和數據的總能量這三個參數輸入單用戶SNR測量模塊103，根據SNR的公式得到SNR的輸出。
4)這個輸出將作為功率調整的參考值輸入單用戶功率調整模塊104，此模塊輸出單用戶功率調整判決值。
圖2表示的是單用戶信號能量分離模塊的內部實現過程。
圖中箭頭表示數據的流向。輸入的數據分為I、Q兩路單用戶解擴後的信號。經過能量分離，輸出四個數值。它們分別是單用戶信道估計參數、信號總能量S0、用戶導頻能量Sp、Sd+Sp表示該用戶導頻能量和數據能量的和。圖中的求和累加模塊是指將串行輸入的數據逐個累加，累加個數即求和長度。圖中的求平方和的模塊是指將串行輸入的數據先求平方，然後逐個累加，累加個數即求和長度。圖中判決輸出模塊是為了過濾白噪聲對於分離的影響。其判斷準則在下面說明。
下面根據圖示說明數據流程1)按圖中所示，將CDMA接收到的信號I、Q路分別經過一個M位寄存累加器201。注寄存累加器寄存到M個數據求和輸出，並且清零等待後面M個數據。M為信號的擴頻因子。
2)按圖中所示，信號分成兩路，一路繼續經過一個N位寄存累加器202，然後經過一個平方器203，將I、Q兩路的結果經過一個加法器206，得到A。另一路I、Q兩路先分別經過一個平方寄存累加器204，寄存N個平方求和。其輸出再經過一個加法器205，累加I、Q兩路得到B。
3)按圖中所示，要實現Sp』＝(A-B)/N，Sn』＝A-B*N的過程。
先將A、B的數據經過一個減法器209，其中A是被減數，B是減數。然後經過除法器211除以N，得到Sp』。
將B先通過一個乘法器207乘以N，然後和A通過一個減法器208，其中A是減數，B×N是被減數。得到Sn』。
4)按圖中所示，將原信號I、Q兩路分別經過一個寄存平方累加器210，寄存長度為M×N，然後經過一個累加器212，再經過一個乘法器213乘以(N-1)，得到S0。
5)按圖中所示，將Sp』和Sn』，S0通過判決輸出模塊214。
判決輸出準則當Sp』＞＝N*N*Sn＇Sp＝Sp＇，Sd+Sp＝S0-Sn＇當Sp＜N*N*Sn＇Sp＝0，Sd＝0；圖3是信號質量SNR的計算模塊的流程圖。
圖中Sp是單用戶導頻能量，sum_(Sd+Sp)是所有用戶的Sd+Sp的和，S0是單用戶信號總能量。由公式SNR＝Sp/(S0-sum_(Sd+Sp)+Sp)得到SNR，SNR是測量得到的信號質量值，它作為功控的參考值。
首先將輸入信號S0和sum_(Sd+Sp)經過一個減法器301，其中S0是被減數，sum_(Sd+Sp)是減數。然後將Sp和減法器的結果送入一個除法器302，其中Sp是被除數。除法器的結果就是所需的SNR。
權利要求
1.碼分多址系統的上行多用戶信號質量聯合測量方法，包括以下步驟(1)同步好的用戶信號累加，單獨計算出每個用戶的導頻能量、數據能量和總能量；(2)將所有用戶的導頻能量和數據能量求和，並從待測用戶的總能量中扣除，得到該用戶信道噪聲能量；(3)將該用戶的導頻能量與信道噪聲能量的比值作為功控的參考值。
2.根據權利要求1所述的聯合測量方法，信號能量分離中有一個排除噪聲隨機性影響的輸出判決模塊，其特徵是將計算得到的導頻能量與得到的總幹擾能量比較，如果導頻能量小於幹擾能量的N平方分之一，則輸出導頻能量為0，導頻能量和數據能量和為0；否則，輸出導頻能量，並將總能量與總噪聲能量的差作為導頻能量和數據能量的和輸出。
全文摘要
本發明涉及一種碼分多址系統上行功控的多用戶信號聯合測量方法,通過將接受到的碼分多址的上行多用戶信號進行能量分離,然後測量其每個用戶信號質量。此方法將用戶信號能量分離,將其他用戶的幹擾排除,包括其他用戶的導頻能量和數據能量,僅僅將本用戶的導頻能量與信道噪聲能量的比值作為該用戶的信號質量的測量值用於功率控制。本發明測量方法不僅可以使得功控裝置對於上行多用戶之間進行理想穩定的調配,還可用於信號的多徑最大比合併和。
文檔編號H04B1/707GK1383283SQ02115780
公開日2002年12月4日 申請日期2002年4月28日 優先權日2002年4月28日
發明者牛進, 周宗儀, 付偉, 林宏志 申請人:武漢漢網高技術有限公司